BÉTONS ET OUVRAGES D

COLLECTION

TECHNIQUE T 41C I M B É T O N

Tome 1

Les ponts courants en béton

BÉTONS ET OUVRAGES D’ART

Ponts Courants_ élts couv 12/12/06 8:37 Page 1

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Tome 1

Les ponts courants en béton

Ce guide technique synthétise les principales règles de conception, lesinformations essentielles sur les matériaux et les équipements ainsi queles recommandations pour la maîtrise esthétique des parements et ladurabilité des bétons.La démarche architecturale adaptée à ces ouvrages courants est illustréepar des témoignages d’architectes.

BÉTONS ET OUVRAGES D’ART

Ponts Courants_chap 0 12/12/06 8:20 Page 1

Contributions à l’ouvrage

Ce document a été rédigé par un groupe de travail composé d’expertsde la FIB, du CERIB, du SNBPE, du SNPB et de CIMBETON.

Pour CIMBETON

Fabrice AGNESINAMarc CHIGNONClaude DERACHEPatrick GUIRAUDMichel PIGEAT

Jean-Marc POTIER

Pour la FIB et le CERIB

Marc LAINELionel MONFRONTPierre PASSEMANPatrick ROUGEAU

Pour le SNBPE et le SNPB

Jean Paul LUCASDaniel MARTINEZBenoîst THOMAS

Nous remercions pour leur collaboration

Christophe AUBAGNAC - LRPC D’AUTUNVU LE KHAC - SETRA

Michel FRAGNET - SETRAJean Claude FERTE - QUILLE

Et pour leur témoignage

Laurent BARBIERJean-Louis JOLINPierre MILLION

Guy MURAILAlain SPIELMANN

Frédéric ZIRK


3

Sommaire

1 - Définition des ponts courants 7

2 - Différents types de ponts courants routiers, autoroutiers et ferroviaires 132.1 - Ponts types du SETRA 142.2 - Différents types de ponts routiers et autoroutiers 15

2.2.1 - Les Passages Inférieurs en Cadre Fermé 152.2.2 - Les Passages Inférieurs en Portique Ouvert 162.2.3 - Les Portiques Ouverts Doubles 172.2.4 - Les ponts dalles armées 172.2.5 - Les ponts dalles précontraintes 182.2.6 - Les dalles nervurées 192.2.7 - Les ponts à poutres en béton armé 202.2.8 - Les ponts PRAD 212.2.9 - Les viaducs à travées indépendantes à poutres préfabriquées 232.2.10 - Les bipoutres mixtes 252.2.11 - Les ponts à béquilles 262.2.12 - Les dalles élégies 272.2.13 - Les passages inférieurs voûtes 282.2.14 - Les ponts à poutrelles enrobées 282.2.15 - Les ouvrages de faible portée ou à gabarit réduit 29

2.3 - Différents types de ponts ferroviaires 292.3.1 - Les cadres en béton armé 302.3.2 - Les portiques en béton armé 302.3.3 - Les tabliers à dalle en béton armé 312.3.4 - Les tabliers à dalle en béton précontraint 312.3.5 - Les tabliers à poutrelles enrobées 312.3.6 - Les tabliers à poutres en béton armé 322.3.7 - Les tabliers à poutres précontraintes par post tension 322.3.8 - Les tabliers à poutres PRAD 332.3.9 - Les tabliers mixtes acier-béton 332.3.10 - Les tabliers à poutres latérales en béton précontraint 34

2.4 - Passerelles piétons 352.4.1 - Les passerelles à dalle supérieure à poutres sous chaussée 352.4.2 - Les passerelles à dalle inférieure à poutres latérales 35

2.5 - Passages à faune 362.5.1 - Les passages à faune en passage inférieur 362.5.2 - Les passages à faune en passage supérieur 36

3 -Eléments de conception et de dimensionnement 373.1 - Généralités 383.2 - Conception générale 39

3.2.1 - Etape 1 : détermination de l’implantation des appuis 393.2.2 - Etape 2 : choix du type d’ouvrage et de la coupe transversale 453.2.3 - Etape 3 : choix des fondations 50

3.3 - Conception détaillée 513.3.1 - Conception des piles et des culées 513.3.2 - Conception des murs de têtes 543.3.3 - Equipements 58


4

3.4 - Spécificités du dimensionnement des ouvrages ferroviaires 613.4.1 - Règles de conception et de calculs des ponts ferroviaires 613.4.2 - Contraintes spécifiques de dimensionnement

des ouvrages ferroviaires 61

4 - Architecture des ponts courants en béton 654.1 - Quelques règles élémentaires 66

4.2 - Témoignages 70

5 - Maîtrise esthétique des parements 855.1 - Qualité esthétique des parements 86

5.2 - Différents types de parements 87

5.3 - Caractérisation des parements 895.3.1 - Aspect de surface et appréciation des parements 895.3.2 - Teinte des parements 905.3.3 - Texture des parements 91

5.4 - Facteurs influençant la teinte des parements 915.4.1 - Constituants des bétons 925.4.2 - Formulation des bétons 935.4.3 - Fabrication et mise en œuvre des bétons 935.4.4 - Conditions de maturation 94

5.5 - Facteurs influençant la texture des parements 945.5.1 - Composition du béton 955.5.2 - Coffrages et moules 955.5.3 - Produits démoulants 965.5.4 - Mise en œuvre et vibration des bétons sur chantier 965.5.5 - Réalisation des parements préfabriqués en usine 97

5.6 - Animations de surface 975.6.1 - Principaux traitements de surface 975.6.2 - Moules et matrices 995.6.3 - Calepinages 995.6.4 - Matérialisation des joints 1005.6.5 - Différenciation des traitements de surface 1005.6.6 - Jeux de lumière 1005.6.7 - Incrustations et motifs sculptés 101

6 - Matériaux 1036.1 - Les ciments 104

6.1.1 - Définition du ciment 1046.1.2 - Un peu d’histoire 1046.1.3 - La fabrication des ciments courants 1056.1.4 - Le marquage CE et la norme NF EN 197-1 (ciments courants) 1066.1.5 - Les différents types de ciments 1076.1.6 - Les classes de résistance 1076.1.7 - Les autres ciments 108


5

6.1.8 - Les ciments à caractéristiques complémentaires normalisés 1096.1.9 - La désignation d’un ciment 1096.1.10 - Les ciments conformes à la norme NF EN 197-4 110

6.2 - Les granulats 1116.2.1 - Définitions 1116.2.2 - Le rôle des granulats pour bétons 1126.2.3 - Les normes de références 1126.2.4 - Les caractéristiques des granulats 1136.2.5 - Le marquage CE des granulats 114

6.3 - les adjuvants 1146.3.1 - Définition 1146.3.2 - Un peu d’histoire 1156.3.3 - La classification 115

6.4 - Les additions 1186.4.1 - Les pigments 1186.4.2 - Les fillers 1186.4.3 - Les fumées de silice 1186.4.4 - Les cendres volantes 118

6.5 - Les produits de cure 119

6.6 - Les armatures passives 1196.6.1 - Les différents types d’armatures 1196.6.2 - Les références normatives 1206.6.3 - La désignation des armatures 1216.6.4 - Les caractéristiques certifiées des aciers 1216.6.5 - Les caractéristiques de forme 1216.6.6 - Les caractéristiques géométriques 123

6.7 - Les fibres 1246.7.1 - La classification des fibres 1246.7.2 - Le rôle des fibres 124

6.8 - Les bétons 1256.8.1 - L’ouvrabilité du béton 1256.8.2 - Le retrait 1266.8.3 - Les déformations sous charge instantanée 1276.8.4 - Les déformations sous charge de longue durée : le fluage 1276.8.5 - La résistance mécanique 128

6.9 - Les Bétons à Hautes Performances 1286.9.1 - La formulation et les constituants 1296.9.2 - Les propriétés des BHP 130

6.10 - Les Bétons Autoplaçants 1316.10.1 - La formulation des BAP 1326.10.2 - Le contrôle des BAP 1326.10.3 - Le dimensionnement des ouvrages 1326.10.4 - La mise en œuvre des bétons autoplaçants sur chantier 133

6.11 - Les Bétons Fibrés à Ultra Hautes Performances 1336.11.1 - Le principe de formulation des BFUP 1346.11.2 - La fabrication des BFUP 1356.11.3 - Les caractéristiques mécaniques 1356.11.4 - La durabilité des BFUP 1356.11.5 - Les domaines d’applications potentiels des BFUP 135


6

7 - Recommandations pour la durabilité des bétons 1377.1 - Notion de durabilité des bétons et de durée de service

des ouvrages 138

7.2 - Contexte normatif 1397.2.1 - Norme NF EN 206-1 1397.2.2 - Normes pour les produits préfabriqués en béton 144

7.3 - Durabilité des bétons vis-à-vis des eaux agressives 145

7.4 - Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de déverglaçage 146

7.5 - Prévention contre les phénomènes d’alcali-réaction 1517.5.1 - Document de référence 1517.5.2 - Principe de prévention 151

7.6 - Prévention contre les phénomènes de gonflement interne sulfatique 153

7.7 - Durabilité des bétons en site maritime 155

8 - Les équipements des ponts 1578.1 - Etanchéité 1598.2 - Couches de roulement 1628.3 - Joints de chaussées 1628.4 - Dispositifs de retenue 1648.5 - Corniches 1658.6 - Appareils d’appui 1678.7 - Dispositifs d’évacuation des eaux 1678.8 - Dispositifs de dilatation de la voie ferroviaire 1688.9 - Dispositifs d’abouts de tablier ferroviaire 1698.10 - Dispositifs de visite 1698.11 - Dalles de transition 1708.12 - Ecrans acoustiques 1708.13 - Grilles centrales 1708.14 - Canalisations de services publics 1718.15 - Equipements électriques pour ouvrages ferroviaires 1718.16 - Ecrans-garde ballast 171

9 - Annexes 173Annexe 1 - Glossaire 174Annexe 2 - Ponts courants routiers en béton 192

Eléments de prédimensionnementAnnexe 3 - Les différents types de ponts courants 194

Domaines d’utilisationSpécificités de mise en œuvreAtouts et particularités


Chapitre1 Définition desponts courants

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Les PONTS COURANTS désignent la majorité des ouvrages d’art aussi bien ensurface totale de tablier, qu’en nombre. Ils représentent de l'ordre de 75 % ennombre du patrimoine d’ouvrages et plus de 50 % en surface.

Leur définition se déduit généralement par complémentarité de celle desouvrages d’art non courants.

Sont considérés comme ouvrages non courants :

• les ponts possédant au moins une travée de 40 m de portée,

• les ponts de longueur totale supérieure à 100 m,

• les ponts dont la surface totale du tablier dépasse 1 200 m2,

• Les ponts mobiles,

• les ponts canaux,

• et les ouvrages se caractérisant par des difficultés particulières de dimen-sionnement, de conception ou de réalisation, relevant de techniques deconstruction ou de procédés innovants, présentant des géométries com-plexes (biais important, courbure prononcée…), nécessitant des travauxde fondations spéciaux, des études particulières (effets dynamiques), desphasages d’exécution complexes (contrainte d’exploitation, maintien de lacirculation…), ayant un fonctionnement structurel complexe ou répondantà des contraintes architecturales spécifiques.

Les PONTS COURANTS en béton peuvent être classés en trois principalesfamilles :

• les PONTS CADRES, les PORTIQUES et les OUVRAGES VOÛTES.

Ces ouvrages sont destinés au fran-chissement de petites ouvertures enpassage inférieur.

• Les PONTS DALLES

Les dalles des tabliers sont en bétonarmé ou en béton précontraint. Ces ouvrages sont utilisés pour desfranchissements de moyennes portéesen passage inférieur ou en passagesupérieur.

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Chapitre • Définition des ponts courants1


• Les PONTS À POUTRES

Ces ouvrages sont adaptés à de plus grandes portées, en passage supérieurou inférieur. Les poutres sont en général précontraintes par pré-tension oupost-tension. Cette famille regroupe aussi les ponts à poutrelles enrobées etles bi-poutres mixtes.

Les ponts courants ont en général des largeurs transversales inférieures à 20 mètres et des piles présentant un faible élancement.

Parmi les ouvrages courants, on distingue deux familles :

• Les ouvrages courants types

Ces ouvrages font l’objet de guide spécifique de conception (cf. ponts typesdu SETRA).

• Les ouvrages courants non types

Ces ouvrages ont des caractéristiques courantesmais qui ne correspondent pas à celles d’unouvrage courant type. Leur dimensionnementnécessite une étude particulière.

La circulaire n° 94 - 56 du 5 mai 1994 de laDirection des Routes (définissant les modalitésd’élaboration, d’instruction et d’approbationdes opérations d’investissement sur le réseauroutier national non concédé) précise les critèresde classification des ouvrages en deux catégoriesselon leur importance :

- ouvrage d’art courant,

- ouvrage d’art non courant.

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Eléments d’appréciation pour la classification des ouvrages courants types et non types

NotaLe guide du projeteur ouvrages d’art “Ponts Courants” du SETRA préciseles éléments d’appréciation pour la classification des ouvrages enouvrages courants types, ouvrages courants non types et ouvrages noncourants (annexes I - 1). Des extraits de ce document sont repris dans letableau ci-dessous.

Type d’ouvrage Cadres et portiques

Ouvrages types • Coulés sur cintres• Biais modéré• Faible épaisseur de remblai sur la traverse• Ouvrages préfabriqués partiellement

ou totalement

Ouvrages non types • Biais important• Ouvrages ripés, foncés ou poussés

Type d’ouvrage Ouvrages voûtés minces

Ouvrages types • Simple arche• Ouverture modeste• Faible remblai• Ouvrage préfabriqué partiellement

ou totalement

Ouvrages non types • Simple arche de moyenne ouverture• Multiarche de petite ouverture• Remblai modéré

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Chapitre • Définition des ponts courants1


Type d’ouvrage Ponts dalles en béton armé ou en béton précontraint

Ouvrages types • Coulés sur cintres en une phase• Biais et courbure modérés

Ouvrages non types • Ouvrages à plusieurs nervures• Ouvrages de largeur fortement variable• Biais ou courbure prononcés

Type d’ouvrage Ponts à poutres de type PRAD : poutres préfabriquées précontraintes par pré-tension

Ouvrages types • Ouvrages isostatiques ou continus• Biais et courbure modérés• Appuis simples

Ouvrages non types • Ouvrages de largeur fortement variable• Hourdis préfabriqué• Biais ou courbure prononcés

Type d’ouvrage Ponts à poutres de type VIPP : poutres préfabriquées précontraintes par post-tension

Ouvrages types • Ouvrages isostatiques• Biais et courbure modérés

Ouvrages non types • Ouvrages continus• Ouvrages de largeur fortement variable• Hourdis préfabriqué• Biais ou courbure prononcés

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Chapitre2 Différents types de ponts courantsroutiers, autoroutierset ferroviaires

13

2.1 - Ponts types du SETRA

2.2 - Différents types de ponts routierset autoroutiers

2.3 - Différents types de ponts ferroviaires

2.4 - Passerelles piétons

2.5 - Passages à faune


2 Différents types de ponts courants, routiers, autoroutiers et ferroviaires•Chapitre

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2.1 - Ponts types du SETRA

Les ponts types du SETRA (Services d’Études Techniques des Routes etAutoroutes) sont apparus dans les années 60 lorsque le programme deconstruction des autoroutes françaises s’accéléra, nécessitant la constructiond’ouvrages de plus en plus nombreux répondant à des besoins très diversifiés.

Dans un souci d’uniformisation des ouvrages, de simplification de leur exé-cution et de recherche d’économie, le SETRA a défini un catalogue très complet de ponts types dont les études ont pu être standardisées grâce audéveloppement des moyens informatiques.

Les Ponts types du SETRA sont classés en 12 familles d’ouvrages :

- Les PI-CF et PI-PO : Passage Inférieur en Cadre Fermé ;Passage Inférieur en Portique Ouvert ;

-Les POD : Portique Ouvert Double ;- Les PSI-DA et PSI-DP : Passage Supérieur ou Inférieur en Dalle Armée ;

Passage Supérieur ou Inférieur en Dalle Précontrainte.

Les autres ponts types :

- PSI-DN : Passage Supérieur ou Inférieur en Dalle Nervurée ;- PSI-BA : Passage Supérieur ou Inférieur à Poutres en Béton Armé ;- PR-AD : Poutres Précontraintes par Adhérence ;- VI-PP : Viaducs à travées Indépendantes à Poutres Précontraintes ;- PSI-OM : Passage Supérieur ou Inférieur à Ossature Mixte ;- PS-BQ : Passage Supérieur à Béquillles ;- PSI-DE : Passage Supérieur ou Inférieur en Dalle Elégie.

Le SETRA a mis au point des DOSSIERS PILOTES d'éléments types standardisésqui permettent de dimensionner la totalité des ouvrages dans les moindresdétails (fondations, appuis, tabliers, équipements…).

Les ponts types sont des structures simples, faciles à entretenir, pouvant êtreréalisées par des entreprises d'importance moyenne.


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2.2 - Différents types de ponts routiers et autoroutiers

2.2.1 - Les Passages Inférieurs en Cadre Fermé

Les Passages Inférieurs en Cadre Fermé (PI-CF) sont des cadres rectangulairesen béton armé. Ils sont associés à des murs de soutènement retenant lesterres qui constituent le remblai de la plate forme de la voie franchie.

Ce type d’ouvrage est le passage inférieur le plus courant pour le rétablissementde petites voies de communication. Les PI-CF conviennent pour le franchisse-ment de voies de faible largeur (inférieure à 12 mètres).

Figure n°1 : Schéma type d’un PI-CF

Le radier servant de fondation est coulé sur un béton de propreté. Les pié-droits soutiennent les terres et supportent la traverse supérieure. Tous ceséléments sont reliés par des goussets.

Les murs de soutènement peuvent être des murs en retour (parallèles à lavoie portée), suspendus et liés mécaniquement au cadre, ou des murs enaile, généralement fondés superficiellement et indépendants de la structure.

Ce type d’ouvrage peut faire l’objet d’une préfabrication totale ou partielle.

Mur en retourindépendant

Mur en retour solidaire du cadre

Mur en aile

Cadre


2.2.2 - Les Passages Inférieurs en Portique Ouvert

Les Passages Inférieurs en Portique Ouvert (PI-PO) sont des ouvrages enforme de U inversé. Les piédroits, fondés sur semelles superficielles ou surfondations profondes (1 ou 2 files de pieux par piédroit) selon les caractéris-tiques du sol, sont reliés à la traverse supérieure par un gousset.

Ils sont utilisés pour le franchissement de voies de largeur moyenne (largeurcomprise entre 10 et 20 m).

Ils sont en général, coulés en place mais ils peuvent être aussi préfabriqués.

Figure n°2 : Schéma type d’un PI-PO

Le portique est associé à des murs de tête, en aile ou en retour, en généralindépendant.

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Chapitre • Différents types de ponts courants, routiers, autoroutiers et ferroviaires2

Mur en retourindépendant

Portique

Mur en aile


2.2.3 - Les Portiques Ouverts Doubles

Les Portiques Ouverts Doubles sont constitués d’un portique ouvert danslequel est créé un appui intermédiaire sous la traverse.

Figure n°3 : Schéma du Portique Ouvert Doubles

Ils sont en général coulés en place mais peuvent être aussi constitués d’élé-ments préfabriqués en béton.

Les piédroits, fondés sur pieux ou sur semelles filantes, sont prolongés pardes murs de tête, en aile ou en retour indépendants du portique.

L’appui intermédiaire est constitué d’un voile fondé sur semelle ou sur pieux.

2.2.4 - Les ponts dalles armées

Les Passages Supérieurs ou Inférieurs en Dalle Armée (PSI-DA) sont constituésd’une dalle d’épaisseur constante en béton armé généralement de section rectangulaire (avec ou sans chanfreins latéraux).

Figure n°4 : coupes types d’un pont dalle

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Dalle rectangulaire

Dalle avec encorbellements

Dalle trapézoïdale


Ces ouvrages sont coulés sur cintres. Ils peuvent être constitués de 2, 3 ou4 travées selon les caractéristiques de la voie à franchir et le biais de fran-chissement.

La solution à trois travées permet, dans le cas de franchissement routier ouautoroutier, de supprimer l’appui intermédiaire sur le terre plein central.

2.2.5 - Les ponts dalles précontraintes

Figure n°5 : Schémas d’un pont dalle précontrainte

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Coupe transversale d’une dalle à larges encorbellements

Vue longitudinale

Vue de dessus


Les Passages Supérieurs ou Inférieurs en Dalle Précontrainte (PSI-DP) sontconstitués d’une dalle précontrainte longitudinalement et armée transversale-ment, de hauteur constante. La section transversale comprend généralementdes encorbellements.

Les ouvrages sont coulés sur cintre. Dans certains cas particuliers, ils peuventêtre mis en place par poussage. Ils peuvent être constitués de 2, 3 ou 4 travées,selon les caractéristiques de la voie à franchir et le biais de franchissement.

Notales ponts dalles en béton armé ou en béton précontraint sont les ouvragesles plus utilisés pour la réalisation des passages supérieurs autoroutiers.

2.2.6 - Les dalles nervurées

Figure n°6 : Shéma de dalles nervurées

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Nervures étroites

Nervures larges

Dalle à une nervure


Les tabliers des ponts à dalles nervurées sont constitués :- soit d’une dalle à une nervure à larges encorbellements ;- soit d’une dalle à plusieurs nervures larges ou étroites de formes trapézoï-

dales ou rectangulaires.

Le tablier peut être longitudinalement de hauteur constante ou variable.

2.2.7 - Les ponts à poutres en béton armé

Figure n°7 : Shémas d’un pont à poutres en béton armé

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Figure n°8 : Coupes transversales des poutres simples et à talon

Le tablier est constitué de poutres longitudinales en béton armé générale-ment préfabriquées, de hauteur constante, solidarisées par des entretoises entravées, sur appui et par une dalle supérieure.

Les travées peuvent être indépendantes ou continues.

Actuellement, ces ouvrages ne sont pratiquement plus construits.

2.2.8 - Les ponts PRAD

Les tabliers des ponts PRAD (PRécontrainte par ADhérence) sont constituésde poutres préfabriquées précontraintes par pré-tension.

La précontrainte des poutres est assurée par des torons mis en tension avantbétonnage, puis relâchés dès que le béton a acquis une résistance suffisante(de l’ordre de 30 MPa).

Les poutres, régulièrement espacées (entraxe de l’ordre de 1 m), sont soli-darisées par une dalle coulée en place sur des coffrages perdus.

Figure n°9 : Coupe type d’un pont routier PRAD

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Dalle de couverture

Ame

Entretoise

Coupe transversale courante avec poutres simples

Coupe transversale courante avec poutres à talon

Talon


Figure n°10 Pont PRAD : Travées indépendantes reliées par des dalettes en béton armé

Figure n°11 Pont PRAD : Travées rendues continues par clavage

Figure n°12 Pont PRAD : Poutre rectangulaire et poutres en I

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Poutre PRAD

Continuité du hourdis

Poutre PRAD

Poutre PRAD

Entretoise

Poutre PRAD


Les poutres peuvent être de section rectangulaire, ou en forme de double Ten section courante et rectangulaire aux extrémités.

Les poutres préfabriquées en T inversé et remplies de béton permettent deréaliser des tabliers monolithiques.

Figure n°13 : Schémas types d’un tablier en poutres en T inversé

Les travées des tabliers peuvent être isostatiques ou hyperstatiques. Dans cedernier cas, les poutres sont rendues continues au droit des piles intermé-diaires et il ne subsiste qu'une seule ligne d'appuis par pile.

2.2.9 - Les viaducs à travées indépendantes à poutres préfabriquées

Les tabliers des Viaducs à travées Indépendantes à Poutres Préfabriquées(VIPP) sont constitués de poutres précontraintes par post-tension de hauteurconstante, solidarisées entre elles par des entretoises d’abouts et une dallesupérieure coulée en place en béton armé ou précontrainte transversalement.

Les poutres ont un espacement de l’ordrede 3 à 4 mètres. Le hourdis peut être couléentre les tables de compression des poutres(hourdis intermédiaire), ou par-dessus lestables (hourdis général). Les poutres sontgénéralement mises en œuvre à l'aide d'une"poutre de lancement".

Figure n°14 : Poutre de VI-PP

23

180

200

15

15

20

40

20

80

1015

Membrure supérieure

Âme

Talon


Figure n°15 : Schéma type d’un VI-PP

Figure n°16 VI-PP : Coupe transversale courante

Figure n°17VI-PP : Hourdis intermédiaire ou général

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Dalle de liaisoncoulée en place

Poutrepréfabriquée

Entretoise sur appui

Hourdis général

Hourdis intermédiaire


Les tabliers sont réalisés avec des entretoises d’about qui permettent derépartir les charges entre les poutres et de les encastrer à la torsion sur appui.

Le tracé des câbles de précontrainte est généralement constitué d’une partierectiligne dans le talon des poutres dans la zone médiane suivie d’une dévia-tion verticale, souvent parabolique, dans l’âme de la poutre.

2.2.10 - Les bipoutres mixtes

Le tablier des bipoutres mixtes est constitué d’une dalle (de couverture) enbéton, connectée à 2 poutres métalliques (poutres sous chaussée), demanière à former un ensemble monolithique. Il peut être à travées indépen-dantes ou continues.

La dalle est en général en béton armé (parfois en béton précontraint : pré-contrainte transversale). Elle est coulée en place à l’aide d’un outil de coffragemobile (elle est parfois constituée de dalles préfabriquées).

La dalle participe à la résistance de l’ouvrage en flexion longitudinale etlocale, grâce à sa connexion aux poutres métalliques par des goujons ou descornières. Elle a une épaisseur de 20 à 30 cm (l’épaisseur peut être réduitedans le cas d’utilisation de dalles préfabriquées précontraintes en BHP).

Les poutres métalliques sont en général de hauteur constante (parfois dehauteur variable), à âme pleine (PRS en forme de I), le plus souvent continuessur appui. Elles sont entretoisées tous les 8 à 10 m par des entretoises ou despièces de pont.

Les poutres sont préfabriquées en usine et transportées sur le site par tron-çons de 20 à 40 m de longueur. Elles sont raboutées par soudage sur le site,assemblées aux entretoises et mises en place à l’aide d’une grue (ou lancéesou ripées).

Figure n°18 : Bipoutres mixtes

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Poutremétallique

Dalle béton

Entretoise


La solution dalles préfabriquées permet la réduction des opérations réaliséessur l'ouvrage et de mieux maîtriser les phénomènes de fissuration de la dalle.

Les dalles préfabriquées comportent des réservations qui permettent, aprèsleur mise en place, de réaliser la connexion aux poutres métalliques. Les cla-vages entre dalles sont ensuite bétonnés pour assurer la continuité de la dalle.

2.2.11 - Les ponts à béquilles

Les Passages Supérieurs à Béquilles (PS-BQ) sont constitués d’un tablier pré-contraint (dalle pleine, dalle nervurée ou caisson) de hauteur constante ouvariable.

Les appuis intermédiaires sont constitués de béquilles encastrées dans letablier, inclinées à environ 50 grades et généralement articulées en pied dansun massif de fondation.

Figure n°19 : Schéma type d’un PS-BQ

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Tablier

Béquille

Appui

Massif de fondation

Contre-béquille(facultative)


Le tablier est, aux extrémités, soit en appui simple sur des culées, soit encastrédans des contre-béquilles.

Figure n°20 : Schémas types d’un PS-BQ en appui simple ou avec contre-béquille

2.2.12 - Les dalles élégies

Les tabliers de pont à dalles élégies se caractérisent par la présence de videslongitudinaux dans la section du béton, ce qui permet un gain de poidspropre.

Ce type d’ouvrage n’est plus réalisé.

Figure n°21 : Schéma d’une dalle élégie

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Appui avec contre-béquille

Appui simple

Appui simple

Contre-béquille

ArticulationBéquille

Articulation


2.2.13 - Les passages inférieurs voûtes

Ces ouvrages sont constitués d’une voûte en béton armé articulée ou encastréesur deux piédroits. La voûte a une épaisseur de l’ordre de 20 à 30 cm.

Figure n°22 : Schémas de passages inférieurs voûtes

Ils sont fondés en fonction des caractéristiques du sol, soit sur un radiergénéral soit sur des semelles, des longrines ou des semelles sur pieux souschaque piédroit.

Ils sont soit coulés en place, soit partiellement ou entièrement préfabriqués.

2.2.14 - Les ponts à poutrelles enrobées

Ces tabliers étaient initialement réservés aux ouvrages ferroviaires (portée de30 à 35 m), ils sont aussi utilisés pour les ponts routes (portée de 40 à 45 m).

Ils conviennent en particulier pour les ouvrages à épaisseur limitée et devantsupporter un trafic élevé.

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2.2.15 - Les ouvrages de faible portée ou à gabarit réduit

Les ponceaux voûtés massif en béton sont réalisés pour le rétablissementd’un chemin d’intérêt local ou pour la réalisation d’ouvrages hydrauliques,dans la gamme des faibles portées (de l’ordre de 5 m). Ces ouvrages simpleset robustes peuvent supporter des remblais de forte hauteur.

2.3 - Différents types de ponts ferroviaires

Les tabliers de ponts ferroviaires courants en béton peuvent être classées endeux catégories :

� Les tabliers dans lesquels le béton constitue l’élément porteur principal.

Pont en béton armé

Parmi les plus représentatifs de ce type d’ouvrage, on distingue :- les CADRES ;- les PORTIQUES ;- les DALLES ;- les PONTS à POUTRES.

Ces ouvrages sont généralementconstruits sur cintres ou sur écha-faudage. Ils peuvent faire l’objetd’une préfabrication totale ou par-tielle.

Pont en béton précontraint

Ces ouvrages sont constitués depoutres-caisson mono ou multi-cellulaire. Ils sont utilisés pour desportées plus importantes que cellesdes ponts en béton armé.

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� Les tabliers dans lesquels le béton est associé à un élément porteur métallique

Ponts à poutrelles enrobées

Ponts mixtes acier-béton

Ponts à poutres latérales

Pour ces ouvrages courants de petite et moyenne portée, la SNCF a concré-tisé l'application des prescriptions générales, concernant les conditionsd'études et de réalisation, sous la forme de dossiers types ou de guides auxprojeteurs.

Ces documents ont un double but :- donner aux maîtres d'œuvre, aux concepteurs et aux entrepreneurs des

indications de détail qui évitent de se poser, à chaque fois, de nouvellesquestions pour les ouvrages courants. Ces documents ne dispensent pasdes études de projet, mais ils facilitent grandement la mise au point duprojet ou des études d'exécution ;

- fixer un grand nombre de points de détail qui se retrouvent dans tous lesouvrages de même nature et de même type.

2.3.1 - Les cadres en béton armé

Les cadres en béton armé sont constitués de murs de front, formant culées,encastrés dans la dalle en partie haute et dans un radier répartissant lespressions sur le sol.

Les cadres peuvent être utilisés sur des sols de faible portance.

2.3.2 - Les portiques en béton armé

Les portiques en béton armé sont constitués par une dalle (ou traverse)encastrée dans deux murs de front opposés formant culées (ou piédroits).Ils sont fondés soit sur semelles superficielles, soit sur un système de fonda-tions profondes (pieux ou barrettes).

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2.3.3 - Les tabliers à dalle en béton armé

Les tabliers à dalle en béton armé sont constitués soit par une dalle pleine,soit par une dalle élégie à inertie constante.Ils peuvent être à travée isostatique unique ou à plusieurs travées continues.

2.3.4 - Les tabliers à dalle en béton précontraint

Les tabliers à dalle en béton précontraint sont constitués soit d’une dallepleine, soit d’une dalle élégie à inertie constante. La dalle est précontraintedans le sens longitudinal.

Figure n°23 : Pont ferroviaire à dalle élégie

2.3.5 - Les tabliers à poutrelles enrobées

Le tablier d'un pont à poutrelles enrobées est constitué d’une dalle en bétonarmé comportant une armature longitudinale constituée de poutrelles lami-nées (faiblement espacées - entraxe maximum 75 cm et des armatures transversales en acier). Les poutrelles et le béton collaborent en formant unestructure composite. La connexion acier-béton est assurée par adhérence.

L’aile supérieure de chaque poutre est noyée dans le béton. L’aile inférieureest visible sous l’ouvrage fini. Le coffrage inférieur du tablier est constitué deplaques ou de prédalles laissées en place après le bétonnage. La reprise desefforts dus à la flexion transversale est assurée par des armatures transversalessituées au-dessus des semelles supérieures pour les armatures supérieures ettraversant les âmes dans leur partie basse pour les armatures inférieures.L'espace entre les poutrelles est rempli de béton avec un enrobage de lasemelle supérieure d'au moins 7 cm.

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Ces ouvrages présentent un aspect extérieur et des caractéristiques voisinesde celles des ponts-dalle en béton armé.

Les ouvrages peuvent être à une travée, à plusieurs travées ou continues.

Figure n°24 : Tablier à poutrelles enrobées

2.3.6 - Les tabliers à poutres en béton armé

Le tablier est constitué de poutres en béton armé (dont l’âme à une épaisseurde l’ordre de 40 cm) supportant un hourdis en béton armé (d’épaisseurmoyenne de l’ordre de 20 à 25 cm).

Les poutres présentent des épaississements au niveau des zones d’appui.Elles sont encastrées au droit des lignes d’appui dans une entretoise transver-sale en béton armé.

2.3.7 - Les tabliers à poutres précontraintes par post tension

Le tablier est constitué de poutres en béton précontraint par post tensionsupportant un hourdis en béton armé.

Les poutres sont assemblées au niveau des lignes d’appuis par une entretoisetransversale.

Le tablier peut être isostatique ou hyperstatique.

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Poutrelles Béton couléen place


2.3.8 - Les tabliers à poutres PRAD

Ce nouveau type de tablier ferroviaireest constitué de poutres préfabriquéesprécontraintes par adhérence, surmon-tées d’un hourdis coulé en place de 25 cm minimum d’épaisseur.

Les tabliers comportant plusieurs tra-vées sont obligatoirement rendus conti-nus au droit des piles intermédiaires. Lacontinuité est réalisée en ancrant desarmatures en attente des poutres dansune entretoise en béton armé coulée enplace en même temps que le hourdis.

La longueur totale des tabliers rendus continus doit rester inférieure à 90 mètres. Les tabliers à une voie de circulation comportent 7 poutres partravée et ceux à deux voies 13 poutres. Les premiers ouvrages de ce type ontété réalisés en 2003 et 2004 sur la LGV Est.

Figure n°25 Pont PRAD : Coupe type d’un pont ferroviaire PRAD

2.3.9 - Les tabliers mixtes acier-béton

Les tabliers mixtes acier-béton sont constitués de poutres métalliques (2 à 8poutres) solidarisées à une dalle supérieure en béton, par des connecteurs.

Les poutres sont en général de hauteur constante (ou de hauteur variablepour les grandes portées), elles sont entretoisées dans le sens transversal auniveau des appuis par des entretoises métalliques ou en béton armé.

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Les poutres peuvent être remplacées par des caissons métalliques.

La structure la plus courante, pour les tabliers supportant 2 voies, est le bi-poutre mixte avec un élancement quasi-identique à celui d’un pont enbéton précontraint et un entraxe de poutres de l’ordre de 6 mètres.

Les tabliers sont constitués de travées indépendantes ou continues. Le hourdissupérieur d'épaisseur de l'ordre de 40 cm est en général coulé en place aprèsmise en place des poutres. Certains ouvrages comportent aussi un hourdisinférieur constitué de dalles préfabriquées en béton clavées aux membruresinférieures des poutres.

Figure n°26 : Tablier mixte acier béton

2.3.10 - Les tabliers à poutres latérales en béton précontraint

Le tablier est constitué de deux poutres (de section rectangulaire ou en formede I avec un épaississement au niveau des appuis), reliées en partie infé-rieure par un hourdis nervuré en béton de l’ordre de 1,20 m d’épaisseur.

La dalle est généralement constituée de poutrelles enrobées qui sont liaisonnéesaux poutres latérales principales, placées hors du gabarit ferroviaire.

Ce type d’ouvrage est utilisé en particulier lorsque des contraintes de gabaritsont imposées.

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2.4 - Passerelles piétonsOn distingue parmi les passerelles piétons deux types de structures les plusutilisées :- tablier à dalle supérieure à poutres sous chaussée,- tablier à dalle inférieure à poutres latérales.

2.4.1 - Les passerelles à dalle supérieure à poutres souschaussée

Ces structures sont en général composées de deux poutres en béton armé,préfabriquées précontraintes par pré-tension ou en acier, associées à unedalle en béton armé coulée en place ou constituée d'éléments préfabriqués.

2.4.2 - Les passerelles à dalle inférieure à poutres latérales

La structure a la forme d'un U (ou d'un cadre inversé). Les poutres latéralesen béton ou en acier servent aussi de garde-corps. La dalle inférieure est enbéton armé coulée en place ou constituée d'éléments préfabriqués.

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2.5 - Passages à fauneCes ouvrages sont destinésà permettre le franchisse-ment des réseaux routiers,autoroutiers et ferroviairespar les animaux en liberté(cerf, chevreuil, sanglier,etc.).

On distingue deux types d'ouvrages.

2.5.1 Les passages à faune en passage inférieur

Ce sont des ouvrages de types cadres en béton armé ou des ouvrages voûtésen béton armé.

2.5.2 Les passages à faune en passage supérieur

Les tabliers sont en général des dalles en béton précontraint. Ces ouvrages secaractérisent par une forme (en plan) en "diabolo" du tablier, une charge deterre importante et des écrans latéraux de grande hauteur.

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Chapitre3 Éléments deconception et dedimensionnement

3.1 - Généralités

3.2 - Conception générale

3.3 - Conception détaillée

3.4 - Spécificités du dimensionnement des ouvrages ferroviaires

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3.1 - GénéralitésLes études de faisabilité des ouvrages d'art et de la voie associée (route, auto-route, ligne ferroviaire, …) résultent d'un travail préalable et commun entre lesresponsables de tracé et les concepteurs d'ouvrage.

Les études préliminaires sont complétées par des études détaillées, qui permettent d'affiner la conception des ouvrages, en fonction des caractéris-tiques naturelles (paramètres techniques de l'environnement de l'ouvrage) etfonctionnelles (paramètres intégrant les données d'exploitation) de la brècheet des diverses contraintes du franchissement, en prenant en compte les exigences de qualité architecturale et d’intégration paysagère ainsi que lesspécificités environnementales du site.

Les études détaillées font l'objet d'un projet d'ouvrage d'art qui, une foisapprouvé, constitue l'essentiel du dossier de consultation des entreprises. La construction de l'ouvrage s'accomplit ensuite à partir des études et plansd'exécution.

Nota La circulaire n° 94-56 du 5 mai 1994 de la Direction des Routes définit lesmodalités d'élaboration, d'instruction et d'approbation des opérations d'investissements sur le réseau routier national non concédé.

Malgré la différence de consistance entre les études préliminaires et détaillées,elles peuvent toutes s'inspirer de la démarche suivante : • la conception des ouvrages courants s'effectue, comme pour tout ouvrage,

en allant des grandes lignes vers le détail, par étapes et par affinements successifs,

• la conception générale (implantation des appuis, rapport entre les portées,proportion entre la largeur et la longueur des tirants d'air, choix du typed'ouvrage et des fondations) doit précéder la conception de détail (choix dutype de murs de tête ainsi que leur implantation, architecture des appuis,proportion des ouvertures entre les parements vus, choix des équipementsetc.).

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Chapitre • Eléments de conception et de dimensionnement3


Il ne faut évidemment pas en conclure qu’il faille négliger des éléments appa-remment peu importants pour l’ouvrage tels que, par exemple l'étanchéité, lesdispositifs de retenue ou les corniches. En effet, le choix d’un dispositif deretenue conditionne la largeur du tablier et entraîne une modification impor-tante de l’aspect de la face vue. Il en va de même pour les corniches quicontribuent à modifier la face vue du tablier et à animer ainsi le profil longitu-dinal de l’ouvrage.

3.2 - Conception généraleCette conception peut s'effectuer selon une démarche en trois étapes,chacune d'elles étant suivie d'un tri en intégrant successivement un grandnombre de paramètres de dimensionnement.

ÉTAPE 1 : détermination de l'implantation des appuis.

ÉTAPE 2 : choix du type d'ouvrage et de la coupe transversale.

ÉTAPE 3 : choix des fondations.

3.2.1 - Étape 1 : détermination de l'implantation des appuis

L’implantation des appuis constitue une étape complexe, mais importante dansla conception des ouvrages, puisque le choix du type d’ouvrage ainsi que sonaspect général en dépend pour une large part. L'optimisation de l'implantationdes appuis résulte généralement d'un compromis entre plusieurs exigences parfois contradictoires.

Cette implantation s’effectue à partir de nombreuses données :

� Des données géométriques et géographiques

Les données géométriques et géographiques concernent aussi bien le tracé en plan,le profil en long, le profil en travers, les hauteurs libres et les ouvertures à réserver(gabarit routier, ferroviaire ou de navigation) ainsi que les obstacles à franchir.

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Ces obstacles peuvent être des routes ou des autoroutes (élargissables ou non),des voies ferrées (électrifiées ou non), des cours d’eau (navigables ou non) oud'autres ouvrages d’art (en site urbain ou en zone d’échangeur notamment).

L’objectif principal est non seulement de conserver la régularité et l’harmoniedu profil en long, mais aussi de ménager des ouvertures suffisantes pour respecter les gabarits imposés, les conditions de visibilité, ainsi que toutes les contraintes spécifiques au franchissement.

Nota En particulier, la circulaire du 17 octobre 1986 de la Direction des Routesfixe les gabarits en hauteur des ouvrages routiers sur le réseau national.

Pour les gabarits en largeur, ils peuvent être déduits selon les cas desInstructions sur les Conditions Techniques d'Aménagement :• des Autoroutes de Liaison (I.C.T.A.A.L.),• des Voies Rapides Urbaines (I.C.T.A.V.R.U.),• des Roues Nationales (I.C.T.A.R.N.).

Les contraintes spécifiques peuvent résulter :• d’une situation particulière (proximité d’une voie d’insertion ou d'un virage

par exemple),• d’une possibilité d’élargissement dans le futur,• ou des considérations imposées par les phases de travaux sous circulation

(possibilité d'accès au chantier, stabilité de la plate-forme franchie pendantl'exécution des fondations, etc.).

� Des données géotechniques

Les données géotechniques concernent non seulement la portance du sol defondation, ses tassements et sa déformabilité, mais aussi les risques éventuelsd’affouillements, le niveau de la nappe phréatique et la présence éventuelle dezones instables.Lors de l’étude préliminaire, le concepteur doit en particulier collecter les son-dages (carottages, essais pressiométriques, essais au pénétromètre) de lacampagne générale de tracé réalisés à proximité de l’ouvrage ainsi que toutesles données existantes (carte géologique, sondages d’ouvrages déjà réali-sés…). La difficulté de certains sites (zones karstiques ou sols compressibles)plaide en faveur d’un nombre minimal d’appuis.

Ces données conditionnent les possibilités et le type de fondation.

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� Des données hydrologiques

Les données hydrologiques résultent des renseignements relatifs au coursd’eau franchis tels que le débit, la fréquence et le niveau des crues, pourlesquels il convient de réserver des sections mouillées et des revanchessuffisantes. Ces dernières deviennent indispensables lorsqu’en période decrue, le cours d’eau charrie des corps solides tels que troncs d’arbres,blocs de glace… qui peuvent heurter les piles.

Il convient aussi d’estimer les hauteurs d’affouillement potentielles au voisi-nage des appuis et les cheminements d'eau préférentiels.

� D'autres données

D’autres données peuvent concerner, par exemple, les réseaux des diversconcessionnaires. En site urbain, ceux-ci posent parfois un problème lorsqu’unappui doit être implanté juste sur leur tracé et qu’il est impossible de les éviter ou de les déplacer. Dans un tel cas, la solution doit être recherchée auniveau des fondations pour assurer la transmission des charges jusqu’au sol defondation en présence de ces obstacles.

Les actions naturelles pouvant solliciter l’ouvrage, tels que les effets du ventou de la neige doivent aussi être prises en compte.

Cette première étape permet, en analysant les contraintes d’implantation desappuis :

• d’évaluer la longueur totale du pont (comprise entre les appuis d'extré-mité) ainsi que le nombre de travées et leur distribution, la répartition et lalongueur des portées.

Pour une même brèche, les franchissements biais ou courbes en plan nécessi-tent une longueur d’ouvrage plus longue que pour un franchissement droit etrectiligne. Cette longueur détermine bien entendu le choix du type d’ouvrageau même titre que les caractéristiques de la brèche. Mais un ouvrage biais oucourbe nécessite, outre des problèmes de calcul, des soins à apporter à laconception technique et esthétique des appuis plus importants que pour lesouvrages droits et rectilignes.

• d'étudier, en fonction de la longueur d'ouvrage, l'opportunité d'un découpagelongitudinal en tronçons, séparés les uns des autres par des joints de dilata-tion.

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Le découpage doit être conçu de façon à limiter le nombre de joints intermé-diaires sur l’ouvrage, pour les raisons suivantes :• ces joints, d'un coût relativement élevé, nuisent au confort des usagers et

renchérissent l’entretien de l’ouvrage,• le dédoublement des appareils d’appui (de part et d’autre du joint) au niveau

d’un appui intermédiaire entraîne un sur-épaississement, soit du sommier,soit de l’appui lui-même, ce qui nuit en général à l’aspect esthétique de l’ouvrage,

• sur le plan du comportement de la structure, la continuité (ouvrage hyper-statique) est préférable à l’isostaticité (ouvrage isostatique). L’hyperstaticitépermet de réduire les efforts dans le tablier et donc d’optimiser les quantitésde matériau.

C’est pour ces raisons que, même dans le cas particulier des terrains comportantdes risques de tassements et d’affaissements, la continuité n’est pas à exclure à priori.

Cependant, dans le domaine des ouvrages courants, il est avantageux de limiterla longueur des tronçons à une centaine de mètres.

Nota • Le rapport entre la portée de la travée de rive et celle de la travée adja-

cente est fonction du type de structure. Il est en général supérieur à0,55 et inférieur à 0,80.

• Des contraintes de sécurité en phase de travaux peuvent imposerl'augmentation des portées afin d'éviter d'avoir à réaliser des fonda-tions délicates en bordure de voies circulées.

PREMIER TRI :

A l'issue de l'étape 1, plusieurs solutions d'implantation sont possibles.

On retient celles qui respectent les proportions relatives à la répartition destravées d'une part et au rapport de la portée à la hauteur du tirant d'air d'autrepart.

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Conseils :

Dans le cas d’un nombre pair de travées, l’aspect de l’ouvrage peut êtreamélioré par un équilibrage des deux travées centrales et par une répartitiondécroissante en longueur des travées, depuis le milieu du pont vers chacunedes culées.

Plusieurs travées de longueurs inégales produisent un effet de désordre, àl’inverse, de nombreuses travées égales engendrent une sensation de mono-tonie. Celle-ci se trouve encore accentuée lorsque le tablier et les appuis délimitent des tirants d’air (rapport hauteur/portée) mal proportionnés. Lerapport harmonieux semble se situer entre 0,6 et 0,7.

Par ailleurs, pour maintenir l’équilibre statique, le rapport de la portée destravées de rive à celle de la travée adjacente ne doit pas descendre au-dessousde 0,5 dans les cas courants ou 0,6 dans le cas de biais prononcé. Ce rapportne doit pas non plus dépasser 0,85 pour des raisons d'économie.

Exemple de sélection d’implantation des appuis :

L'exemple suivant porte sur un cas très courant de franchissement d'une plate-forme autoroutière à 2 fois 2 voies.

Plusieurs solutions d'implantation d'appuis sont envisageables a priori (voirfigure n°27) :

• Solution 1 : quatre travées, avec appui sur le TPC (Terre Plein Central)Une solution à quatre travées égales est d'emblée à écarter, en raison de sonaspect monotone.

• Solution 2 : trois travées, sans appui sur le TPC.

• Solution 3 : deux travées, avec appui sur le TPC.

• Solution 4 : travée unique, sans appui sur le TPC.

Les solutions 2 et 4 conduisent à une travée trop longue pour un tel franchis-sement, d'où son aspect peu satisfaisant, car la travée trop basse sur sesappuis donne un effet d' écrasement perçu par les usagers de l'autoroute.

Il reste donc les solutions 1 et 3 qui semblent les mieux adaptées. En particu-lier, la solution 3 correspond à une longueur d’ouvrage réduite par une implan-tation des culées légèrement à mi-hauteur des talus. Comme on le verra parla suite, ces solutions sont par ailleurs les plus économiques. On s'oriente doncvers ces solutions chaque fois qu'il est possible d'implanter un appui sur le TPC.

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Figure n°27 : Implantation des appuis et choix d’une solution de franchissement d’une plate-forme autoroutière.

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Source : Guide de Conception des Ponts dalles édité par le SETRA

4 travées

Remblai ou petit déblaiBiais importantEpaisseur de dalle minimaleLargeur terre-plein central suffisante (> 3 m)

Fort déblaiBiais faibleLargeur terre-plein central < 3 m

Remblai ou petit déblaiBiais faibleLargeur terre-plein central suffisante (> 3 m)

Remblai ou déblai modéréBiais modéréPlate-forme réduite

Remblai

3 travées

2 travées

Travée unique

Petit déblai

Fort déblai

Petit déblai

Déblai modéré Remblai modéré

Remblai

Fort déblai


Dans cet exemple, deux solutions d'implantation d'appuis répondent auxcritères du premier tri.

Pour chacune de ces solutions, il convient ensuite de définir le type d'ouvrageet la coupe transversale en fonction des domaines d’emploi usuels de chaquetype de structure (étape 2), ainsi que les fondations (étape 3). Il est possibleensuite d'effectuer une analyse économique, qui permet de comparer définiti-vement les diverses solutions.

3.2.2 - Étape 2 : choix du type d’ouvrage et de la coupe transversale

Chaque solution d'implantation des appuis correspond à une répartition destravées et de leur longueur (ou portée). La portée la plus longue permet à sontour d'orienter le choix du type d'ouvrage le mieux adapté.

Ce choix est réalisé parmi l’offre des diverses solutions de ponts courants enbéton.

Ces ouvrages courants peuvent être construits par coulage en place du bétonou par préfabrication, totale ou partielle.

� Ouvrages à tablier sur appuis simples

Cette famille couvre les gammes de portées suivantes :

Cette famille d’ouvrage courant en béton comprend les ponts types PSIDA,PSIDP, PSIDN, PRAD, VIPP du SETRA ainsi que les PPE (Pont à PoutrellesEnrobées).

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Pont dalle Pont à nervures Pont à poutres Pont à poutrellesenrobées

Gamme courante 8 - 25 m 25 - 45 m 15 - 30 m 8 - 25 m

Gamme étendue 7 - 30 m 25 - 50 m 10 - 50 m 8 - 30 m

Tableau n°1 : les tabliers sur appuis simples et leur gamme de portées


NotaLes tabliers à poutrelles enrobées se comportent en service comme unedalle, et non comme un pont à poutres classique. Il en est de même pourles tabliers “poutre dalle composite”, qui sont constitués :• par des poutres PRAD en T inversé (leurs talons étant disposés jointi-

vement dans le sens transversal),• et par du béton armé mis en place dans l'espace compris entre ces poutres,

� Cadres et portiques

Cette famille couvre les gammes de portées suivantes :

Cette famille comprend les ponts types PICF, PIPO, POD du SETRA, mais éga-lement les ponts dalles, les ponts à nervures et les ponts à poutres comportantun ou plusieurs appuis encastrés au tablier. De tels ouvrages fonctionnent eneffet comme un portique et non comme un tablier sur appuis simples.

� Autres types de pont

On peut citer :- les ponts à béquilles dont le tablier, en béton précontraint, est un tablier dalle,

un tablier à nervures ou un tablier à poutres,- les structures voûtées, en béton armé coulé en place ou, plus fréquemment,

préfabriqué, qui peuvent supporter un remblai.

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Cadre Portique

Gamme courante 2 - 10 m 10 - 20 m

Gamme étendue 2 - 10 m 8 - 22 m

Tableau n°2 : les cadres et les portiques et leur gamme de portées

Pont à béquilles Structure voutée

Gamme couranted’ouverture 20 - 40 m 2 - 8 m

Gamme étendued’ouverture 20 - 50 m 2 - 13 m

Tableau n°3 : les ponts à béquilles et les structures voutéeset leur gamme de portées


SECOND TRI :

Hormis les cas particuliers pour lesquels le choix du ou des types d'ouvrageest évident à ce stade, il n'en est pas de même dans le cas général. En effetplusieurs types d'ouvrage peuvent convenir à une même gamme de portées(la gamme de 20 à 30 m en particulier).

Il convient donc d'écarter les solutions les moins pertinentes sur le double plantechnique et économique.

Ce problème peut être résolu en s'appuyant sur les considérations suivantes,qui permettent de dégager d'emblée les solutions les mieux adaptées.

� Comparaison des diverses solutions de tablier sur appuis simples :pont dalle, pont à nervures, pont à poutres, poutrelles enrobées, dans leurdomaine d'emploi commun :

• à portée égale, dans la gamme de 20 à 30 m par exemple, les poutrellesenrobées et, dans une moindre mesure, les tabliers dalles sont les plus minces.Ces solutions peuvent donc convenir aux franchissements à très faible tirantd'air. En outre, si le site ne permet pas, ou permet mais très difficilement, deposer un cintre appuyé sur le sol, ce sont les poutrelles enrobées ou les tabliersdalles préfabriqués, y compris les tabliers dits à poutre dalle composite, quifigurent parmi les solutions les plus intéressantes.

• lorsque le gabarit n'est pas trop faible et que la mise en place d'un cintreest possible, la solution de tablier dalle coulé en place peut être la plus favo-rable à la fois sur le plan technique et sur le plan économique. En outre, cettesolution devient la plus intéressante si l'ouvrage est de forme complexe (biaisprononcé ou forte courbure, …).

Par ailleurs, ces solutions (poutrelles enrobées, tablier dalle et la poutre dallecomposite) sont les plus satisfaisantes tant sur l'aspect que sur la résistanceau choc de véhicules lourds en sur-gabarit.

Les tabliers à poutres préfabriquées en béton précontraint par pré-tension(PRAD) ou par post-tension (VIPP) permettent, grâce à la préfabrication depoutres identiques, une standardisation optimale de la construction.

Le tableau n°4 synthétise les solutions possibles, à portées égales, indiquéespar une croix, en fonction d'un certain nombre de conditions de réalisation oud’exigences esthétiques et techniques.

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Les cases grisées correspondent selon les cas à des solutions peu satisfai-santes, pas économiques ou difficiles, voire impossibles à réaliser.

� Cadres et portiques

Pour une ouverture ne dépassant pas 8 m, les cadres constituent la solution laplus intéressante.

Au-delà de cette limite, le choix du cadre ou du portique est fonction de laportance du sol de fondation.

� Comparaison des tabliers sur appuis simples et des cadres ou portiquesdans leur domaine d'emploi commun.

Cette comparaison concerne un exemple très fréquent de franchissement àdeux travées de 20 m de portée.

Les solutions possibles sont a priori le tablier dalle (coulé en place, préfabri-qué, poussé), la poutre dalle composite, les poutrelles enrobées, le pont àpoutres et le portique ouvert double (POD).

Parmi ces solutions, le POD est la solution la plus favorable lorsqu'il s'agit d'unouvrage enterré.

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Conditions de Tablier dalle Tablier dalle Tablier dalle Poutre dalle Poutrelles Pontsréalisations

coulé préfabriqué poussé composite enrobées à poutresou exigences

Gabaritx x x x xcontraignant

Cintre difficile x x x x x

Forme complexe x

Aspect esthétique

x x x x x

Bonne résistance x x x x x

Délai de réalisation x x x x x

court

Tableau n°4 : Comparaison des solutions possibles à portées égales


Cette solution est la mieux adaptée aux conditions suivantes :• auto-stabilité des piédroits sous la poussée des terres, grâce à l'effet du

butonnage par le tablier,• rusticité,• résistance améliorée au séisme.

En l'absence de ces conditions, les autres solutions conviennent aussi.

� Particularités des ponts à béquilles

Cette structure ne convient qu'à des sols de bonne portance en raison despoussées sensibles exercées sur le sol par ce type de pont.

En outre, la brèche franchie doit être suffisamment encaissée, pour que l'ou-vrage présente un aspect satisfaisant.

Il reste, à la fin de cette deuxième étape, à déterminer le nombre de nervuresou de poutres lorsque ces solutions ont été sélectionnées.

Le nombre de poutres ou de nervures est principalement déterminé par lalargeur du tablier.

Pour les poutres, leur nombre se déduit de leur entraxe couramment pratiqué :de l'ordre du mètre dans le cas du tablier PRAD, et de 2 à 3,50 m environ dansle cas du tablier VIPP.

Dans le cas des tabliers à nervures, on peut adopter la solution :• à nervure unique, si la largeur du tablier ne dépasse pas une douzaine de

mètres,• à double nervure, si cette largeur est comprise entre 12 et 15 m environ, les

nervures pouvant, selon les cas et si les conditions le permettent, être desnervures larges ou étroites,

• à plus de deux nervures, au-delà de 15 m de largeur de tablier ; ce casdevant cependant rester exceptionnel, car les grandes largeurs entraînent unaccroissement sensible des efforts transversaux et donc d'armatures dans letablier, et nécessitent davantage de soin à l'entretien.

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3.2.3 - Étape 3 : choix des fondations

Les caractéristiques géotechniques du sol de fondation interviennent au coursde l'étape 1, dans le choix de l’implantation des appuis et de la répartition destravées. Elles contribuent principalement au choix du type de fondations(superficielles ou profondes).Il convient, par ailleurs, d'intégrer dans ce choix non seulement les conclusionsde l’étude de sol, mais également toutes les contraintes de réalisation des fon-dations (blindage de fouilles, rabattement de nappe), ou celles provenantd’autres parties du projet (caniveau dans le terre-plein central, collecteur souscunettes par exemple…).Le type de fondation le plus simple est bien entendu la fondation superficiellelorsque le sol de bonne portance se trouve à une faible profondeur. La semellequi repose alors sur une couche de béton de propriété non armé (d'une dizainede centimètres d’épaisseur), doit être suffisamment épaisse pour résister àtout poinçonnement, sans que des armatures verticales (cadres et étriers)soient nécessaires. La base de la semelle doit se situer à un niveau plus basque la profondeur de pénétration du gel (profondeur hors gel), généralementcomprise entre 0,50 et 1,50 m dans les régions à climat tempéré.En revanche, lorsque le bon sol est profond, la fondation sur pieux s’impose.En fonction de leur portance, les pieux peuvent être soit battus (pour des por-tances de l’ordre de 1000 kN environ), soit forés (pour des portances allantjusqu’à 5000 kN environ).Le cas de sols affouillables mérite une attention particulière. Il est, dans ce cas,impératif d’asseoir les fondations, qu’il s’agisse des semelles ou des pieux, àun niveau suffisant pour préserver leur stabilité dans l’hypothèse d’un affouille-ment maximal.

TRI FINAL :

A l'issue des 3 étapes précédentes, une ou plusieurs solutions d'ouvrage peuventconvenir.

Dans le cas d'une solution unique, le choix est évident.

Dans le cas contraire, on retient celle qui est la mieux adaptée aux critères :• de gabarit (pour son calage fin dans le profil longitudinal et transversal),• économiques : solution pas forcément la moins chère, mais d'un coût

acceptable, en terme de coût global (investissement et entretien).

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3.3 - Conception détailléeLes grandes lignes de l'ouvrage étant définies, il reste à finaliser la conceptiondétaillée qui concerne :

• les piles et les culées.

• les murs de tête.

• les équipements.

3.3.1 - Conception des piles et des culées

L’étape 1 a permis de déterminer le nombre, la répartition et la hauteur desappuis.

La disposition, et surtout la forme des appuis, résultent pour une large part deconsidérations esthétiques.

3.3.1.1 - Disposition des appuis

Les appuis des ouvrages biais sont souvent disposés suivant le biais.Cependant pour les ouvrages de faible largeur, il est possible de supprimerl’effet du biais sur les piles intermédiaires en adoptant des appuis “ponctuels”à fût unique supportant chacun un seul appareil d’appui.

Les appuis des ouvrages courbes en plan peuvent selon le cas être disposéssuivant l’axe de la brèche ou perpendiculairement à l’axe longitudinal dutablier. En site urbain, il est avantageux (emprise minimale au sol, meilleureintégration) d’adopter des appuis ponctuels à fût unique lorsque la largeur dutablier est modérée.

3.3.1.2 - Forme et proportion des appuis

� Les culées

Les culées sont constituées de “culées à mur de front apparent” ou plus fré-quemment de piles-culées soit semi-apparentes, soit noyées dans les talus.

Dans le cas d’un franchissement biais, la disposition des culées est importantecar elle conditionne l’aspect des têtes de l’ouvrage.

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Deux cas sont possibles selon que les culées sont placées en retrait par rapportà la voie franchie ou aux abords de la voie franchie. Dans le premier cas, lesculées peuvent être disposées selon le biais ou suivant la direction perpendicu-laire à l’axe longitudinal de l’ouvrage, ce qui est plus rationnel. Dans le secondcas, l’aspect de l’ouvrage peut être amélioré par une disposition des culées selonle biais, ou selon une direction qui l’approche tout en évitant un biais tropaccusé.

Figure n°28 : Implantation et aspect d'une culée

� Les piles

Les piles sont couramment constituées de voiles (ou fûts) de sections rectan-gulaires, qui sont plus résistants aux chocs de véhicules que les colonnes.Cependant, d’autres formes peuvent être envisagées pour les piles (formede V, section polygonale ou elliptique…) lorsqu’un aspect esthétique estrecherché.

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Culée-About et appareils d’appuinon visiblesCas d’implantation en pied de talus

Culée-Mur de front en saillieCas d’implantation en pied de talus

Culée-Appareil d’appui visibles

Cas d’implantation en crête de talus


Pour des raisons d'aspect, les piles sont :- à fût unique jusqu’à une largeur d'appui (selon le biais) de l’ordre de 5 m,- à fûts multiples pour les largeurs d'appui plus grandes : par exemple 2 voilesentre 6 et 10 m et 3 voiles au-delà de 12 m.

Dans tous les cas, les fûts de pile doivent présenter une résistance suffisanteau choc des véhicules lourds.

Figure n°29 : Quelques formes de piles

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La longueur unitaire des fûts doit être comprise entre 2 m (minimum pour larésistance au choc) et 5 m (maximum pour éviter tout effet d’écran). Dans lecas d’emploi de fûts multiples, une longueur de 2,5 m pour chaque fût répondaux divers critères : résistance au choc, aspect satisfaisant, implantation desappareils d’appui et des niches pour vérins.

L’épaisseur des voiles est en général comprise entre 0,50 et 0,80 m afin derespecter les proportions entre les divers paramètres géométriques : hauteurdu tirant d’air, portées, épaisseur du tablier, largeur des fûts.

3.3.2 - Conception des murs de têtes

Les murs de tête ont pour fonction d’assurer le soutènement des remblaissitués derrière les culées.

Suivant l’angle qu’ils font avec l’axe de la voie portée, on distingue les mursen aile et les murs en retour, parmi lesquels figurent, pour les cadres, lesmurs en retour suspendus.

Compte tenu de l’importance de leur surface vue, les murs de tête condition-nent l’aspect de l’ouvrage. Ils doivent donc être traités avec beaucoup de soin,tant au niveau de l’étude, que de l’exécution.

3.3.2.1 - Sélection des murs

Dans la majorité des cas, la différence de coût entre les murs en aile et lesmurs en retour conduit à adopter la première solution.

Ce choix doit également être dicté par des considérations générales d’esthé-tique. A ce titre, les murs en retour ne s’adaptent pas aussi bien que les mursen aile aux situations les plus diverses. Dans le cas des petites ouvertures, parexemple, il y a disproportion entre le vide qui est l’ouverture elle-même et lespleins que constituent les triangles formés par les murs.De ce fait, il est souhaitable de ne pas envisager de murs en retour lorsquela longueur de l’un deux dépasse une certaine limite, de l’ordre de 2/3 del’ouverture.

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Les murs en retour sont à déconseiller, toujours pour des raisons d’ordreesthétique, dans les cas suivants :• lorsque le profil en long de la voie portée est en pente sensible : les deux

murs étant alors disproportionnés en longueur ;• lorsque le franchissement est très biais : l’angle aigu que fait l’un des murs

avec le piédroit étant difficile à traiter convenablement (notamment en cequi concerne le coffrage et le ferraillage du nœud de jonction).

3.3.2.2 - Conception des murs

A l’exception des murs en retour suspendus, qui sont encastrés aux piédroits,les autres types de murs doivent être indépendants de la structure. Uneliaison rigide des murs avec cette dernière modifie leur fonctionnement, laplupart du temps de façon défavorable.

Pour leur fondation, il est souhaitable de respecter les règles suivantes :

• Dans le cas général, sauf pour les sols de très mauvaise portance, les murssont fondés superficiellement, si leur longueur reste inférieure à une limitede l’ordre de 9 m. Au-delà de cette valeur, il convient de revoir le choix dutype d’ouvrage. Les fondations sur pieux sont exceptionnelles.

• Le niveau des semelles doit être choisi indépendamment de celui des fon-dations de l’ouvrage. En effet, les pressions exercées sont différentes et, defaçon générale, ces murs peuvent accepter sans dommage certains tasse-ments, qui pourraient ne pas être admissibles pour l’ouvrage.

Les murs de tête étant indépendants du reste de l'ouvrage, leur jonction avecce dernier doit permettre tout mouvement consécutif aux tassements et éviterainsi toute butée des murs contre la culée.

Figure n°30 : Jonction mur en aile et piédroit

En cas de besoin, ces jonctions doivent être étanchées pour éviter toute venued'eau ou tout passage de fines en provenance du remblai adjacent.

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Solution 1 Solution 2avec feuillure

Solution 2sans feuillure

Solution 3à éviter

Piédroit

Semelle

Joint ouvert

Source : Guide de Conception des ponts cadres et portiques édité par le SETRA


� Les murs en aile, en forme de T inversé, sont composés d’un voile verticalde hauteur variable encastré sur une semelle.

En partie supérieure, l’épaisseur minimale des murs de tête est généralementde 25 à 30 cm afin de permettre leur bétonnage correct.Habituellement, la trace du talus parallèle à l’arête supérieure du mur, estsituée à une distance verticale de l’ordre de 15 à 20 cm de celle-ci.Pour les ouvrages totalement en remblai, le mur sera prolongé d’au moins 20 cm au-delà du pied du talus.Pour les ouvrages en déblai, le mur viendra par contre se perdre dans le talussans présenter de partie horizontale.En général, l’épaisseur de la semelle est voisine de celle de la base du mur etsa face inférieure est horizontale. Pour les murs relativement longs, on pourratoutefois prévoir un niveau d’assise variable.

� Les murs en retour, également en forme de T inversé mais de hauteurconstante, sont disposés dans le prolongement du bord libre du tablier.

Les dispositions constructives à respecter pour les murs en retour sontanalogues à celles relatives aux murs en aile.

Figure n°31 : Disposition d’un mur en retourSource : Guide de Conception des ponts cadres et portiques édité par le SETRA

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1,00

0,25

à 0

,30

2,00

Niveau du terrainTra

ce du talus

Profondeurhors gel

Joint de construction(isorel mou ou polystyrène)


� Les murs en retour suspendus, qui ne conviennent en général qu'auxponts cadres, sont constitués par une dalle verticale triangulaire, encastréeaux piédroits du cadre. Ce type de mur n'est adapté que pour des longueursmodérées (inférieures à environ 9 m).

Figure n°32 : Disposition d’un mur en retour suspenduSource : Guide de Conception des ponts cadres et portiques édité par le SETRA

� Les murs de tête préfabriqués

Les murs de tête, à l’exception des murs en retour suspendus, peuvent êtrepréfabriqués selon un grand nombre de techniques : murs en béton armé pré-fabriqués par plots, en terre armée, murs poids constitués d’éléments empilés,etc.

Leurs principaux avantages sont de permettre de mieux maîtriser la qualité etdonc l’esthétique des parements, et de réduire les délais d’exécution.

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Trace du ta

lus

Joint de constructionà rendre étanche

Pente approximativedu talus

Elévation

Vue en plan

Coupe AA

AA

50

5030

E > 30


Suivant la technique utilisée, il est ainsi possible de faire varier pratiquement àl’infini l’aspect de ces parties d’ouvrage, dont l’influence est fondamentale surl’esthétique générale de l’ouvrage.

En pratique, compte tenu de la multiplicité de l’offre des produits proposés,on se restreindra à utiliser des procédés éprouvés, disposant de référencessérieuses dans le domaine des ouvrages d’art.

Quelque soit le procédé choisi, la conception globale obéit à une démarcheanalogue à celle des murs coulés en place, tant en ce qui concerne l’implan-tation, que le choix du type de mur (murs en aile ou murs en retour).

Il est par contre évident que la conception détaillée et les dispositionsconstructives varient radicalement en fonction de la technique utilisée. Ilconvient donc d’adopter les dispositions constructives et les règles de l’arthabituelles relatives à la technique utilisée.

La seule remarque de portée générale que l’on puisse faire est que, encore plusque pour les murs coulés en place, on doit s’efforcer de conserver le principed’indépendance entre l’ouvrage et les murs de tête.

3.3.3 - Équipements

Par définition, ces éléments ne participent pas à la résistance de l’ouvrage.Leur incidence est par contre majeure sur l’aspect (notamment les cornicheset les dispositifs de retenue), sur la sécurité des usagers et la pérennité de l’ou-vrage (étanchéité, assainissement, …).

La conception de détail des équipements est de ce fait fondamentale pourparachever l’étude.

Les différents équipements des ouvrages sont présentés dans le chapitre n° 8.

Seuls les paramètres et recommandations essentielles pour leur dimensionne-ment sont présentés dans ce paragraphe.

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3.3.3.1 - Dispositifs de retenue

Les dispositifs de retenue animent la face vue du tablier et présentent doncune forte incidence sur l’aspect de l’ouvrage.

Leur choix doit satisfaire à la fois à des critères de sécurité et d’esthétisme.

En ce qui concerne la sécurité, les critères de choix et d’implantation sontconditionnés d’une part par la destination de l’ouvrage (ponts-routes, ponts-rails, etc.) et d’autre part par la définition des objectifs à atteindre (catégoriesde véhicules et conditions de choc pour lesquels le dispositif doit être effi-cace).

La démarche à mener, basée sur la notion de l’indice de danger, est largementdéveloppée dans le dossier G.C. du SETRA.

3.3.3.2 - Corniches

Les corniches font partie des éléments les plus visibles de l’ouvrage. Elles ontpour fonction d’habiller et de protéger les bords du tablier, de couronner et desouligner la continuité du profil en long.

Bien entendu, le choix du type, de la forme et de la texture des parements descorniches doit être guidé par des considérations d’aspect et de facilité d’en-tretien.

Le guide “Corniches” de la collection G.C. du SETRA précise l’ensemble desdispositions constructives à mettre en œuvre.

3.3.3.3 - Appareils d’appui

Le tablier repose sur les piles par l’intermédiaire d’appareils d’appui. Ceux-cipermettent de libérer ou de bloquer, selon une ou plusieurs directions don-nées, les mouvements relatifs entre le tablier et ses appuis.

Dans le domaine des ponts courants, les appareils d’appui en élastomèrefretté sont de loin les plus utilisés. Ils permettent de réaliser des liaisons élas-tiques dans toutes les directions entre le tablier et l’appui.

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NotaChaque appareil est mis en place entre les deux bossages en regard, le bos-sage supérieur étant réalisé en sous face du tablier et le bossage inférieur,en tête de l’appui lui-même. Dans le cas des tabliers présentant, en raisondu relief du site, une pente longitudinale ou un dévers transversal, c’est lebossage supérieur qui permet d’asseoir horizontalement l’appareil.

3.3.3.4 - Joints de chaussée

Les caractéristiques du joint de chaussée sont déterminées, en particulier, parle souffle du joint et le trafic.

3.3.3.5 - Étanchéité

Le choix du système d’étanchéité doit être compatible avec les conditionsthermohygrométriques dans lesquelles se trouve l’ouvrage.Un soin tout particulier doit être accordé à la continuité de l’étanchéité surtoute la surface du tablier, ainsi qu’aux relevés d’étanchéité dans les engra-vures ménagées à cet effet (voir fascicule 67 du C.C.T.G. et le dossier STER duSETRA).

3.3.3.6 - Assainissement

Il est bien sûr indispensable de bien drainer les surfaces horizontales des tabliersainsi que leur accès, particulièrement pour les ouvrages longs. Ce problème esttraité dans le document du SETRA “Assainissement des ponts routes”.

3.3.3.7 - Dalles de transition

Les dalles de transition sont destinées à éviter tout risque de formation demarche d’escalier entre l’ouvrage, qui constitue un point dur, et les remblaisd’accès.Pour être efficaces, leur longueur doit être suffisante et le remblai (en matériaudrainant et résistant) doit être bien compacté, quelle que soit la profondeurd’implantation de la dalle. Il est ainsi possible d’éviter à la dalle de transitiontoute rotation nuisible à la tenue du revêtement de chaussée.Le document du SETRA “Dalles de transition des ponts routes” précisel’ensemble des recommandations à respecter pour concevoir les dalles detransition.

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3.4 - Spécificités du dimensionnementdes ouvrages ferrovaires

3.4.1 - Règles de conception et de calculs des ponts ferroviaires

Les dispositions générales à respecter pour les études et la réalisation desouvrages ferroviaires ainsi que les différentes règles de l’art qui leur sont appli-cables sont définies dans les livrets des Cahiers des Prescriptions Communes(CPC) de la SNCF :

� le Livret 2.01 du CPC pour les ouvrages définitifs� le livret 2.02 du CPC pour les ouvrages provisoires et les phases de construction

Ces prescriptions s’appliquent à tous les ouvrages, quels qu’ils soient, c’est-à-dire aussi bien les ponts routiers franchissant des voies ferrées et les ponts-rails que les installations ferroviaires, et concernent le tablier, les appuis et lesfondations.

3.4.2 - Contraintes spécifiques de dimensionnement des ouvrages ferroviaires

La conception et le dimensionnement des ouvrages ferroviaires doiventrespecter les principaux critères suivants :

• simplicité tant en conception qu’en réalisation,• rigidité importante tant en flexion qu’en torsion,• durabilité de la structure et des matériaux,• facilité d’inspection et de surveillance,• entretien minimum.

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NotaLes données fonctionnelles relatives aux lignes nouvelles à grande vitessesont précisées dans des dossiers pour la conception des ouvrages d’artpour lignes à grande vitesse mises au point par la Direction de l’Équipe-ment et de l’Aménagement de la SNCF.

Le dimensionnement des ouvrages ferroviaires doit prendre en compte denombreuses contraintes spécifiques, et en particulier :

• L’importance des charges verticales : poids du ballast et des convois ferro-viaires ;

• L’importance des efforts horizontaux : efforts de freinage des trains, effetsdes dilatations des rails, interaction voie-ouvrage ;

• La limitation des déplacements des tabliers afin d’assurer la continuité de lavoie ;

• La limitation des déformations de la structure afin de garantir le confort desusagers, une faible déformabilité et un bon amortissement des mouvementsdu tablier ;

• La limitation des vibrations du tablier afin d’assurer la stabilité et la sécuritédes structures.

Les ouvrages doivent assurer la continuité de la plate-forme ferroviaire et doncpermettre en particulier le passage des caténaires (et l’implantation de leursupport) et des divers réseaux.

3.4.2.1 - Charges de calcul en phase d’exploitation normale

L’influence de la surcharge ferroviaire est beaucoup plus importante que celledes surcharges routières. Ceci est dû aux caractéristiques suivantes :

• le poids du ballast et des superstructures (18 à 25 t/ml),

• l’intensité des surcharges verticales (8 à 15 t/ml/voie, selon le type deconvois),

• l’effet dynamique dû au passage des trains,

• l’effet de fatigue provoqué par les nombreuses variations d’efforts produitespar le passage successif des essieux des rames ferroviaires,

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• le freinage et le démarrage pour les appuis fixes : ces efforts sont dus à l’adhérence véhicule-rails. L’effort appliqué au rail peut être très élevé etreprésenter environ 1/4 du poids des trains.

• l’interaction voie-ouvrage d’art. Elle est due au déplacement différentiel sousl’effet thermique entre les rails et leur assise.

3.4.2.2 - Critères de dimensionnement

� Critères de dimensionnement en situation transitoire ou durable.

Viennent s’ajouter aux caractères spécifiques des actions citées ci-dessus, lerespect des critères liés à la sécurité vis-à-vis de la circulation des trains etceux liés au confort des voyageurs, ce qui nécessite une structure beaucoupplus robuste et par conséquent beaucoup plus massive que dans le cas desponts-routes. Ces principaux critères concernent la limitation :

• des déplacements du tablier sous freinage et démarrage ;

• de la déformation horizontale ;

• des rotations aux deux extrémités de l’ouvrage ;

• de l’accélération verticale du tablier (3,5 m/s2 au niveau du tablier pour la sta-bilité de la structure de la voie et 1 m/s2 au niveau de la voiture pour leconfort des voyageurs).

� Dilatation des voies

La longueur des ouvrages doit être limitée afin de réduire les variations dimen-sionnelles à des valeurs compatibles avec les appareils de dilatation des voies.

� Déformations et vibrations

Les déformations des ouvrages et les vibrations du tablier doivent être limitéesafin de maintenir, en particulier lors du franchissement des ouvrages par lestrains à grande vitesse, la continuité du confort des usagers.

Pour les ouvrages courants, le tableau n°5 synthétise en fonction de la portéeles solutions les plus régulièrement adaptées.

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Portée inférieure Portée comprise Portée supérieureà 15 m entre 15 et 25 m à 25 m

Cadre

Portique Poutres en béton armé Poutre en béton précontraint

Dalle en béton armé Poutrelles enrobées Ossature mixte acier-béton

Poutrelles enrobées

Tableau n°5 : solutions régulièrement adaptées pour les ouvrages ferroviaires


Chapitre4 Architecturedes ponts courantsen béton

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4.1 - Quelques règles élémentaires

4.2 - Témoignages


Associer les architectes à la création des ouvrages d'art, l'idée n'est pas nou-velle et la démarche se généralise même pour les ponts courants. Notre patri-moine et nos paysages sont les principaux bénéficiaires de cette démarche quiassocie technique et esthétique pour embellir et bâtir harmonieusement notrecadre de vie.

Un ouvrage d'art courant est devenu le fruit d'un travail d'équipe une œuvrecollective, en toute liberté, un dialogue et un échange permanent, en pleineconfiance, entre tous les acteurs de l'amont de la conception jusqu'à l'exécutionen passant par la phase de mise au point du projet.

Chacun, en faisant preuve d'humilité, intègre l'apport et la connaissance del'autre. Cette mise en commun des expertises techniques et des sensibilitésesthétiques permet de faire les bons choix, de trouver pour un site donné, lasolution adaptée, mélange de créativité technique et esthétique.

L'ouvrage prend ainsi sa juste place dans le paysage.

4.1 - Quelques règles élémentaires

La conception d’un ouvrage d’art, même s’il est considéré comme un pontcourant, est toujours complexe, elle nécessite le respect de règles élémen-taires afin de l’inscrire avec harmonie durablement dans son environnementd’accueil. Le respect de ces règles est nécessaire, bien qu’elles ne soient pasuniverselles et qu’elles évoluent en particulier avec l’augmentation des per-formances des matériaux et le développement de nouvelles techniques deconception ou de réalisation des ouvrages. Le matériau béton, par exemple,a bénéficié, cette dernière décennie, d'une forte évolution technologique.Mais cette démarche n’est pas suffisante, elle doit faire l’objet, le plus possibleen amont du projet, dès la définition du tracé et les premières esquisses del’ouvrage, d’un travail d’équipe associant les ingénieurs et les architectes. Cetravail doit intégrer la conception globale de l'ouvrage, les lignes générales etla définition du moindre détail et se poursuivre pendant toute la phase demise au point du projet et jusqu’à fin de son exécution. Chaque choix tech-nique doit être confronté aux exigences architecturales afin de trouver lemeilleur compromis et garantir la pérennité esthétique de l'ouvrage.

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Chapitre • Architecture des ponts courants en béton4


� Proportions, rapports des dimensions harmonieux et cohérence d'ensemble.

En fonction des rapports entre les dimensions géométriques générales de l’ou-vrage : hauteur et largeur des piles, longueur des travées, épaisseur du tablier,volume et emplacement des culées, l’ouvrage va dégager une impression desolidité, de stabilité ou à l’inverse de légèreté, ou à l’extrême de fragilité ou detrop grande rigidité.

Les ouvertures dégagées entre les piles et le tablier (fonction de la hauteur despiles et de la longueur de la travée) ne doivent pas avoir une forme trop carrée,ni à l’inverse une forme de rectangle trop allongé.

A hauteur de pile donnée, la juste répartition des travées permet de trouver lebon équilibre.

L'ouvrage doit dégager une cohérence et une unité entre sa forme générale,les traitements des parements et les détails constructifs.

� Transparence

L’ouvrage d’art courant ne doit pas être un obstacle visuel trop marqué dansle paysage d’accueil. Il doit rester modeste et ne pas masquer ou fragmenterle paysage et dégager la plus grande visibilité possible pour les automobilistes.Il convient donc de réduire au maximum le nombre d’appuis (en évitant si pos-sible, dans le cas des passages supérieurs, les piles sur le terre-plein central),de concevoir des culées pas trop massives et des perrés en pente douce.L'ouvrage ne doit pas être pour l'automobiliste et ses passagers, un obstacle àla continuité du paysage.

� Sobriété du système structurel

La logique du cheminement des efforts dans l'ouvrage et de son fonctionne-ment statique doit être évidente, ce qui permet de réaliser des ouvrages don-nant une impression de sobriété, de grande stabilité et de simplicité. Chaqueconstituant de l'ouvrage doit clairement exprimer sa fonction (tablier, pile,corniche, garde-corps, …). Les appuis de l'ouvrage, par exemple, évasés versle bas donnent une impression de stabilité et d'ancrage dans le sol. La jonctionentre le tablier et les piles doit suggérer le passage des charges.

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� Adaptation au site d'accueil

L'ouvrage doit s'intégrer discrètement et aussi naturellement que possible dansson site d'accueil qui peut être urbain, périurbain ou rural. Il peut être situé enrase campagne, en zone vallonnée ou en montagne. Il doit, dans tous les cas,devenir une composante du paysage et donner l'impression d'avoir toujoursété là. L'ouvrage ne peut pas être dissocié de son environnement. Pour cefaire, il convient d'analyser, en amont de la conception, les contraintes envi-ronnementales locales et les diverses composantes du site : bâti environnant,végétation, morphologie du relief, pratiques constructives locales, caractéris-tiques de la brèche à franchir…

La conception des formes et le choix des textures des parements doivent inté-grer l'orientation de l'ouvrage et son éclairage par le soleil au cours de la journée.

L'ouvrage doit être à l'échelle du paysage, des constructions voisines, du relief,ses équipements et ses détails à l'échelle des riverains et des véhicules qui lefranchissent.

� Maîtrise esthétique des parements

Les multiples techniques de traitement de surface des bétons et la palette desteintes permettent d'obtenir des parements en béton répondant aux diversesexigences architecturales. La combinaison des différentes textures et reliefs(incrustation, rainurage, …), la variation des formes et les contrastes entre lessurfaces et leurs orientations créent des effets d'ombre et de lumière qui don-nent aux ouvrages une impression de légèreté ou accentue les courbures.

� Architecture générale soulignée par les équipements

Les divers équipements des ouvrages, tels que, en particulier, les cornichessoulignent le parti architectural de l'ouvrage. Leurs dimensions, formes etaspects doivent permettre leur intégration harmonieuse dans la structure.L'ensemble des constituants de l'ouvrage doit donner un assemblage cohérentet homogène. Chaque élément doit avoir une proportion équilibrée vis-à-visde l'ensemble. Le calepinage des joints des corniches permet d'animer, parexemple, la tranche horizontale du tablier.

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� L'ouvrage doit être apprécié par les riverains et les automobilistes

Les ouvrages d'art ne sont pas conçus uniquement pour les automobilistes. Ilsont une position privilégiée sur un tracé routier, autoroutier et ferroviaire etpeuvent être admirés de partout, selon de très nombreux angles de vue, parde nombreux riverains, promeneurs ou spectateurs. L'ouvrage doit pouvoirêtre admiré à grande vitesse par les automobilistes, et de façon statique parles piétons.

Vingt ans de préoccupation architectrurale

Valoriser la dimension architecturale des ouvrages d’art n’est pasune idée neuve. Il y a vingt ans (circulaire du 24 septembre 1984)un document a été rédigé par le directeur des Routes, JeanBERTHIER ayant pour titre “La qualité paysagère et architectu-rale des ouvrages routiers”. Le paragraphe d’introduction de ce document y annonçait, enson heure, la politique de conception des ouvrages d’art telle quenous la connaissons aujourd’hui : “les routes constituent unedes traces les plus significatives que laissent les sociétés. Enparticulier, les ouvrages d’art ont souvent été l’objet de soinsdans leur conception comme dans leur aspect ; de nos jourscomme autrefois, le tracé, les équipements, les plantations entreautres éléments de la route participent à la qualité de l’environ-nement et du cadre de vie. Ainsi aux préoccupations fonction-nelles pour créer la route se mêlent des préoccupationspaysagères pour la relier à l’environnement, et des préoccupa-tions architecturales pour le choix des formes et des autresaspects”. La circulaire insiste aussi sur le fait que la conception paysagèreet architecturale de l'ouvrage ne peut être abordée sans uneconnaissance et une analyse approfondie du site.

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4.2 - Témoignages

Une démarche architecturale au sein d’une équipe de conception

Une démarche architecturale adaptée auxouvrages courants : un partage de responsa-bilités et de sensibilités au sein de l’équipe“Architectes - Bureaux d’études”.

� L’approche sensible des ouvrages courants estactuellement entrée dans les mœurs et fait partie desparamètres menant à un résultat de qualité où laprise en compte des contraintes techniques, juste-ment appréciées avec leur degré de liberté, a permisune expression sensible adaptée aux sites, auxparcours et à leurs caractéristiques géométriques,fonctionnelles et paysagères.

� Les ouvrages courants forment une famille dontles caractéristiques sont définies réglementairement,encore que l’on voit apparaître des “cas limites”, desexceptions et de plus en plus des approches à tra-vers de nouvelles techniques dues à l’évolution desmatériaux et des normes de calcul.

Ce sont malgré tout des ouvrages “courants”, c’est-à-dire essentiellement la majorité des ouvrages perçus par l’usager et ce surtout sur les routes à forttrafic où la multiplicité des ouvrages répétitifs entraînedes effets visuels, des “messages”, que l’usager oule riverain peuvent enregistrer, apprécier en fonctiondu rapport au site d’une part, de leur sensibilité etculture d’autre part.Il y a aussi de nombreux ouvrages isolés ou urbains.

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«

Cohérence des éléments (RN 88 - Liaison Rodez Baraqueville - DDE 12)


� On citera donc les “familles” principales :

• Les Passages Supérieurs (véhicules, faune, rail).• Les Passages Inférieurs (véhicules, faune, rail).• Les Passages Particuliers mais inclus dans le domaine des petits ouvrages

“répétitifs ou non”.

L’ensemble de ces ouvrages emploie le ou les bétons de façon importante, soitpour l’ensemble de leurs structures, soit pour leur rapport avec le sol.

L’approche sensible, culturelle ou le paysage, l’environnement humain, l’histoirefont partie du raisonnement qui mènera à travers les choix de structure à définirune politique ou l’approche objective et la sensibilité sont l’explication du subjectif :silhouettes, formes, épidermes, détails et couleurs.

Dans cette expression, les bétons sont notamment sollicités à travers formes,matières, épidermes et mêmes couleurs.

� L’architecte, associé à laconception des différents typesd’ouvrages courants s’investitdans la définition géométrique afinde relier l’impératif technique auprogramme d’expression qu’ilentend mettre en œuvre sans tom-ber dans un symbolisme ou unmaniérisme hors de propos.

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2)Passage des Templiers (A75 - La Cavalerie - DDE 12)


� La réflexion va s’appliquer :

• aux tabliers où la coupe transversale est significa-tive après les choix de travures.

• aux piles où le degré de liberté est assez grand,tout en tenant compte des impératifs de sécurité etde section horizontale.

• aux culées, murs d’about et perrés qui tradui-sent l’accroche au terrain de l’ouvrage et sa liaisonaux voies desservies.

• aux superstructures où le détail des garde-corps,corniches, murs d’about permettent une mise enharmonie subtile avec le lieu et le jeu des rapportsavec la structure.

• aux effets colorés et aux épidermes des bétons,aciers, aluminium et éventuellement aux élémentsrétro-réfléchissants.

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Variations d’ouvrages sur un parcours donné (A20 - Brive Montauban - ASF)


En résumé, tant à travers les choix structuraux que leur interprétation plastique,la recherche des détails et l’impact des couleurs, les possibilités de traductionesthétique sont grandes et doivent traduire les intentions objectives de l’architectedans leur expression sensible, vibration esthétique au sens exact du terme.

Frédéric ZIRKArchitecte

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Ouvrages de Pierre Guillaume DEZEUZE et Frédéric ZIRK


L’architecte met en scène un espace,raconte un histoire

Au départ, on s’attache à marquer le paysage, puis on apprend à allerà l’essentiel. C’est une démarche d’apprenti. L’ouvrage d’art est la foisun contenu et un contenant ; il se lit de l’intérieur et de l’extérieur. Ildonne des échelles, crée une dimension. L’architecte est là pour unaspect symbolique.

C’est cette dimension académique, historique, qui rend le sujet intéressant. Desponts, il y en a depuis fort longtemps, et les ouvrages d’aujourd’hui s’inscriventdans une tradition. Une tradition qui nous a laissé nombre d’ouvrages anciens quel’on apprécie pour leur pureté. Dès lors, la question est comment faire pour durer,pour éviter la pièce rapportée. Au dire des architectes, il semble bien que l’élé-gance se gagne par la recherche de ces mêmes trames fondamentales. On essaiede sculpter le travail de l’ingénieur en dégageant les lignes essentielles.

L’ouvrage d’art n’est évidemment pas la création absolue de l’architecte.

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« Ponts Courants_chap 4 12/12/06 8:28 Page 74

Pour dompter cette technique, il faut apprivoiser l’anatomie de l’objet, sans quoil’on ne fait que de l’habillage. D’où l’obligation du travail avec l’ingénieur pour com-prendre ce qui est fondamental. D’où aussi ces allers-retours jusqu’à l’ouvragefinal. On ne sait plus à la fin qui a apporté les grandes options de départ et cela n’apas d’importance.

Encore faut-il que la problématique exprimée par la maîtrise d'ouvrage soit suffi-samment précise. D'autant qu'une démarche intellectuelle se fait jour et tend àmodifier la donne. Car l'ère est à la communication et la volonté se fait plus pres-sante chez les maîtres d'ouvrage, le plus souvent aussi chez les élus, de laisserune trace de leur passage. C'est l'une des raisons pour lesquelles on fait appel auxarchitectes.

Le phénomène tendrait à s'amplifier.Charge alors à l'architecte de fairecomprendre ce qu'il faudrait faire - etne pas faire - pour l'ouvrage. Les élusne doivent pas voir en l'ouvrage d'artune vitrine. C'est la source d'uneambiguïté, on sollicite l'architectemais on ne l'écoute pas forcémentquand il prône la retenue et la discré-tion, surtout dans les projets urbains. On doit se féliciter pourtant du chemin parcouru car l'architecte n'a plus à défendre l'intérêt de sa mission. Il ne lui reste donc plus qu'à convaincre la maîtrise d'ouvrage qui fonctionnesouvent par référence : on a été séduit par un ouvrage et l'on souhaite avoir lemême chez soi. A l'architecte de montrer qu'il ne faut pas retenir le seul aspectcosmétique et qu'il faut au contraire s'atteler à une démarche personnelle, à unscénario propre. Avant d'être un architecte d'ouvrages d'art, on met en scèneun espace, on raconte une histoire à des hommes.On est dans le symbole. Quel plaisir quand le message passe, quand l'objet gagneen âme sans nul besoin de discours explicatif.

Laurent BARBIERArchitecte

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L’art du dialogue entre ingénieur et architecte

Une fois un pont ou un viaduc terminé, les problèmes techniquesrésolus et les difficultés administratives ou politiques oubliées, l’ouvrage, par son aspect, doit se défendre seul.

En effet, c’est son apparence qui donne l’image de marque de l’infrastructurenouvelle et de ceux qui l’ont créé. C’est ce que voit le public. C’est ce qu’ilsjugent. Nous ne devons pas avoir à rougir de ce que nous laissons aux généra-tions à venir.

C’est dire - en plus d’une solidité évidente - l’importance qu’ont une bonneinsertion dans le site, un dessin harmonieux, l’équilibre des masses, autant quela pertinence de la solution structurelle. L’architecte peut apporter tout cela s’ila le sens de l’ouvrage d’art.

Pour un bon résultat, la collaboration entre ingénieur et architecte est devenuenécessaire. L’un maîtrise la technique, l’autre - imaginant dans l’espace - dessinedes formes satisfaisantes. Apportant chacun sa compétence, ils sont complé-mentaires et collaborent à base de valeur ajoutée. S’ils ont du métier et de l’estime l’un pour l’autre, ils savent la part de liberté qu’ils peuvent laisser à l’autre,de même que le domaine où il importe de pousser plus au fond la mise au pointd’un élément particulier, en partant du principe que chaque cas est singulier etqu’il mérite logiquement une solution spécifique. Essayer de réutiliser le projet précédent est une attitude paresseuse génératrice de médiocrité.

Quand, en plus, ingénieur et architecte ont du talent, la collaboration est excitantepour les partenaires et aboutit à des résultats fructueux : l’arc d’Antrenas ou leviaduc de Millau sont là pour le prouver.

Jean-Louis JOLINArchitecte

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Une intervention spécifique pour une collaboration architecte et ingénieur réussie

On constate, depuis plusieursannées, une évolution dans lespréoccupations des responsablesdes pouvoirs publics sous l’effetvraisemblablement des préoccupa-tions environnementales.

L’intervention de l’architecte dans la conception d’ouvrages d’art est spécifique,et surtout plus vaste qu’on ne l’imagine a priori. L’architecte est un homme desynthèse, à même d’envisager l’ensemble des questions techniques, esthétiques,économiques, environnementales et sociales. Sa formation et ses références élargies sont un atout par rapport au spécialiste. Il n’est pas question pour l’architecte d’enjoliver une proposition technique équarrie par les ingénieurs, maisplutôt de s’associer à la conception du projet le plus tôt possible. L’architecte doitdisséquer la démarche et les préoccupations des ingénieurs. Pour comprendre

les raisons qui leur ont fait choisir tel type d’ou-vrage, tel matériau, il faut remonter à l’origine,pour comprendre les parties pris ; il fautconnaître ces ingrédients qui vont faire émer-ger le projet et donner un sens architectural àl’ouvrage. L’intervention de l’architecte susciteplutôt l’émulation. C’est une nouvelle donnedans la démarche de conception. Il est évidentque le couple architecte-ingénieur sera plusconvaincant à faire entendre la faisabilité deses propositions. L’architecte s’exprime pardes références, l’ingénieur démontre par lecalcul ; il doit donc s’adapter en permanence,mais l’expérience, au final, réussit.

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En conclusion et pour reprendre une citationde P. BERGER architecte - Grand PrixNational de l’Architecture en 2004 :“l’architecture est cette discipline où selivre ce combat perpétuel entre l’art debâtir et l’art pur, l’un recherchant la rai-son d’être d’une forme par l’usage et leschoix constructifs sur un site, l’autrecherchant à suggérer avec la forme uneémotion, des sensations, l’expériencesensible des matières et des figures d’espaces”.

Guy MURAILArchitecte

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Chapitre • Architecture des ponts courants en béton4 «««««« Ponts Courants_chap 4 12/12/06 8:28 Page 80

La relation humaine clé de la réussite

La conception d’un pont, qu’il soit de grande ou de plus modestedimension, engage toujours un dialogue actif entre l’Architecte etl’Ingénieur. Cette relation humaine est portée par le même souhaitd’aboutir à une réalisation cohérente tant avec le site dans lequel elleest implantée qu’avec les modalités techniques appliquées.

Le vocabulaire architectural employé ne peut trouver sa justification que dansl’analyse de la valeur visuelle attendue. Ce n’est que le seul respect de cette der-nière qui permettra d’associer aisément des concepts architecturaux et tech-niques harmonieux. Cette démarche favorise incontestablement la créativité etl’innovation. Ces objectifs sont essentiels bien qu’habituellement fixés pour desouvrages très majeurs destinés à retenir l’intérêt et attirer l’attention du grandpublic. Toutefois, on appréciera, pour des ponts plus courants, de trouver dansleurs lignes et modénatures, l’image de la bonne adaptation visuelle au lieu danslequel ils sont désormais inscrits, sans risquer le travers des effets à seulevocation décorative.

Pierre MILLIONArchitecte

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L’élément déclencheur, c’est le site

Les idées doivent être liées au site.C'est l'élément déclencheur. Il fautque la structure de l'ouvrage puisses'y installer simplement. D'où l'inté-rêt de trouver la forme et l'ossatureadaptées. Je ne me soumets pas àl'esthétique. J'essaie de révéler unsite et de proposer le projet le plussimple, celui qui inspire.En matière d'ouvrage d'art, l'archi-tecte doit exercer son métier avecexigence et humilité.

L'important est de proposer des projets et d'écouter ensuite les réactions dupublic et des utilisateurs. Mais il peut y avoir contradiction entre originalité etadaptation au site. C'est pourquoi notre bataille, aujourd'hui, doit se situer à deuxniveaux, l'un intellectuel, l'autre économique.

Concernant la maîtrise descoûts, les services du minis-tère de l'Équipement ontrationalisé la conception decertains ouvrages d'art cou-rants, facilitant ainsi la miseau point des passages infé-rieurs et supérieurs tout enoptimisant les calculs.Résultat, les ouvrages peu-vent être à la fois élégants etpeu coûteux. Le travail accompli par leSETRA dans ce domaines'est montré déterminant.

Alain SPIELMANNArchitecte

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Chapitre5 Maîtrise esthétiquedes parements

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5.1 - Qualité esthétique des parements

5.2 - Différents types de parements

5.3 - Caractérisation des parements

5.4 - Facteurs influençant la teinte

des parements

5.5 - Facteurs influençant la texture

des parements

5.6 - Animations de surface


5.1 - Qualité esthétique des parements

Le béton, matériau minéral, composite par nature, moulable à volonté, est lamatière des parements. Il s’adapte à tous les projets et répond pleinement àla demande esthétique et aux exigences architecturales contemporaines.

Les multiples compositions des bétons, la sélection des composants et deleur dosage, les dispositions adoptées lors du coffrage ou du moulage, lestraitements de surface avant ou après démoulage, la teinte apportée par lesconstituants créent une palette quasi illimitée d’aspects, de textures et deteintes qui sont mis en valeur et accentués par la lumière. Le béton peut êtrerugueux, lisse, poli ou brillant. La surface peut comporter des creux, desincrustations et des reliefs ou reproduire toutes sortes de motifs décoratifs.

Lors de la conception et de la réalisation d’un ouvrage de nombreux paramètresdoivent être maîtrisés pour obtenir des parements conformes, en terme deteintes et de textures, aux attentes des maîtres d’ouvrages et des maîtresd’œuvre et à la volonté esthétique des architectes.

Un parement en béton est une surface coffrée, généralement visible aprèsachèvement de l’ouvrage. Il doit résister aux diverses agressions auxquellesest soumise la structure pendant sa durée de service et s’intégrer le plusnaturellement possible dans son environnement.

L’obtention d’un parement de qualité repose sur l’attention que l’on portera lorsde la formulation du béton et lors des différentes étapes de sa mise en œuvre.L’homogénéité de l’aspect est induite par celle des constituants du béton. Larégularité des caractéristiques des constituants est de ce fait un point essentiel.La qualité des coffrages, des moules et des produits démoulants, des modesde coulage et de la vibration ainsi que les conditions de maturation participentau résultat final.

La technologie du béton progresse régulièrement sous l’impulsion de nombreuxprogrammes de recherche, avec les Bétons à Hautes Performances, les BétonsFibrés ou encore les Bétons Autoplaçants qui, par leurs qualités plastiques,permettent une mise en place plus facile. Les évolutions qui en résultent setraduisent par une optimisation continue des performances mécaniques etdes possibilités esthétiques des bétons.

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Chapitre • Maîtrise esthétique des parements5


En plus de leurs qualités physiques et de leurs performances mécaniques, quirépondent aux exigences constructives, les bétons moulables à volonté offrentune variété infinie d’apparences, une multitude d’aspects, de couleurs et deformes. Ils permettent de traduire et d’exprimer en volumes esthétiquessimples ou complexes, les souhaits et la volonté des architectes dans un parfait respect de l’environnement.

Les professionnels disposent d’un matériau qui autorise une variété infinie depossibilités d’aspect qui répond pleinement à la demande esthétique, quis’adapte à chaque type d’ouvrage, à la nature du chantier, aux caractéristiquesde l’élément préfabriqué, aux conditions de mise en œuvre, aux exigencesarchitecturales contemporaines et aux besoins et attentes de utilisateurs. Lesméthodes de fabrication actuelles permettent de satisfaire la qualité attenduedes parements en terme d’aspects et de performances.

5.2 - Différents types de parements

Le parement en béton peut être :- brut de décoffrage : dans ce cas, il présente un aspect lisse, uniforme et

régulier ou une texture moulée obtenue en utilisant une matrice ;- traité en surface après décoffrage ou démoulage : le traitement de surface

peut être appliqué sur le béton frais ou sur le béton durci.

La qualité esthétique des ouvrages est ainsi enrichie en accentuant à l’infinile grain de la matière, les creux et les reliefs, en modelant la surface et enrendant plus ou moins apparents les différents composants.

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Le fascicule 65. A (chapitre 5 - Parements et autres surfaces coffrées) distinguedeux catégories de parements :- les surfaces qui ne sont soumises qu’à des exigences de précisions dimen-

sionnelles (par exemple, les faces internes de caissons d’ouvrages d’art) ;- les surfaces soumises à des exigences de qualité d’aspect (surfaces de

béton visibles).

Dans cette catégorie, les parements sont définis selon trois classes cor-respondant à des degrés de qualité d’état de surface et d’aspect avec desspécifications croissantes.

� Parements soignés simples ou parements simples laissés bruts de décoffrageet dont l’aspect ne fait l’objet que d’une exigence de régularité.

� Parements soignés fins ou parements fins faisant l’objet d’exigencesconcernant la texture, la teinte et les formes géométriques.

� Parements soignés ou parements ouvragés faisant l’objet d’exigencesdécoratives.

Le fascicule 65 précise pour ces trois classes de parements, les principalesexigences à respecter relatives à la teinte, à la texture et aux tolérances deforme. Il précise aussi les prescriptions à respecter relatives aux coffrages(conception, étanchéité, etc.), aux constituants des bétons et à la démarched’assurance qualité (procédures, contrôle des spécifications, traitement desnon-conformités, etc.).

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5.3 - Caractérisationdes parements

5.3.1 - Aspect de surface et appréciation des parements

L’aspect perçu du parement résulte de l’action de la lumière sur le béton, dutype de lumière et de la perception de l’œil de l’observateur.

L’architecte doit donc définir la texture et la teinte du parement en prenant encompte les conditions d’éclairement du parement et les effets qu’il souhaitecréer.

L’appréciation d’un parement est délicate. Elle relève à la fois de donnéessubjectives issues du domaine de la perception et de données mesurables etobjectives liées à des caractéristiques physiques.

L’aspect de surface est défini selon deux paramètres :- la texture de la peau du béton, elle est caractérisée par l’état de surface du

béton ;- la teinte, qui dépend de la couleur des différents constituants du béton

(granulats, ciments, pigments de coloration, etc.) : elle est caractérisée parune couleur et par les variations de nuance autour de cette couleur.

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Le fascicule de documentation P 18 503 caractérise l’aspect de surface d’un parement en béton par 3 critères :

- Planéité : P- Texture : E- Teinte : T

Chaque critère est associé à un chiffre qui correspond à un niveau croissant de qualité.

On distingue la planéité d’ensemble et la planéité locale.

La texture est définie par un bullage moyen, un bullage concentré ou des défauts localisés.

La teinte est appréciée sur une échelle de gris comprenant 7 niveaux.


Le fascicule de documentation P 18-503 permet de qualifier un parement enbéton (coulé en place ou préfabriqué) selon sa teinte et son homogénéité enclassant les écarts entre différents aspects des surfaces de béton. Il permetde fixer les critères d’acceptation d’un parement selon des niveaux croissantsde qualité par rapport à un parement de référence, et donc de contractuali-ser la teinte moyenne ainsi que la plage de variation acceptable. Les écartsadmissibles peuvent être définis entre le maître d’œuvre et l’entreprise à l’occasion de la réalisation d’échantillons de référence.

Les conditions d’observation et les critères de contrôle des parements doiventdonc être préalablement définis, en particulier :- l’âge du béton : le phénomène de maturation du béton entraîne une évolution

de sa teinte (généralement le béton s’éclaircit au cours du temps) ;- les conditions climatiques : la température, la pluie, l’hygrométrie ambiante,

la présence du soleil influent sur l’appréciation de l’aspect du parement etsur l’homogénéité de la teinte ;

- la distance d’observation : l’aspect perçu du parement peut varier considéra-blement en fonction de la distance et de la position d’observation par rapportà l’ouvrage ;

- les conditions d’éclairement (type de lumière).

5.3.2 - Teinte des parements

La teinte est apportée par les composants du béton. Chaque constituant,ciment, sables, fines, pigments, granulats de couleurs complémentaires ouopposées, a une influence sur l’aspect final. Gris ou blanc, le ciment, mélangéaux éléments les plus fins du sable, donne au béton brut sa teinte de fond.Celle-ci peut être modifiée par l’ajout de pigments. Dans le cas des bétonstraités (bétons désactivés, par exemple), la couleur des plus gros éléments(les granulats) influence aussi la teinte du béton. Les granulats sont mis envaleur par le traitement, qui suivant son intensité, les rend plus ou moinsvisibles.

Le fascicule de documentation P 18-503 propose une échelle des gris utilisablepour contrôler ou évaluer la régularité de teinte des bétons, en particulier lesécarts par rapport à la teinte moyenne. Elle comprend sept niveaux de gris quel’utilisateur peut comparer à la teinte du parement. Chaque niveau de qualité

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de la teinte “T” est défini par deux valeurs qui caractérisent les écarts admissur l’échelle des gris par rapport à la teinte moyenne respectivement entredeux zones adjacentes de teintes différentes et entre deux zones éloignéesde teintes extrêmes. Par exemple, le niveau de qualité T (3) correspond à unécart admissible entre deux zones adjacentes d’un degré par rapport à lateinte moyenne et un écart admissible entre deux zones éloignées de deuxdegrés par rapport à la teinte moyenne.

5.3.3 - Texture des parements

La texture des parements représente l’état physique de lasurface, en particulier la rugosité. Elle peut aussi être extrê-mement variée.

Le fascicule P 18-503 propose aussi une échelle de degréde bullage qui permet de caractériser la texture d’un pare-ment selon trois critères :- l’aspect général caractérisé par un bullage moyen réparti

sur l’ensemble de la surface considérée ;- les zones de bullage concentré ;- les défauts localisés.

Le niveau de qualité de la texture d’épiderme “E” est défini par un chiffre quicaractérise le bullage admissible respectivement sur l’ensemble de la surfaceexaminée (bullage moyen) et en zones concentrées. Le bullage moyen estestimé par une échelle de référence définissant sept niveaux de bullage.

5.4 - Facteurs influençantla teinte des parements

La qualité de la teinte d’un parement ne résulte pas de l’application derecettes simples. Elle repose sur la maîtrise d’un ensemble de paramètres liésà la formulation du béton (régularité des matières premières utilisées, préci-sion des dosages), à sa fabrication et sa mise en œuvre (bétonnage, vibration),aux caractéristiques du coffrage ou du moule et du produit démoulant et auxconditions climatiques et météorologiques (température, humidité) lors de laréalisation de l’ouvrage et les jours suivants.

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5.4.1 - Constituants des bétons

La teinte des bétons est apportée par celle de ses constituants, elle peutvarier du gris aux couleurs les plus soutenues ou les plus pastel et à l’inversealler jusqu’au blanc le plus lumineux. En sélectionnant les constituants enconformité avec les normes en vigueur (les sables, les granulats, les cimentsgris ou les ciments blancs et les pigments), on obtient une palette quasi illi-mitée de couleurs : jaune, ocre, rouge, brun, marron, noir, vert, bleu… et decombinaisons de teintes.

La teinte des bétons bruts de démoulage est essentiellement influencée parles constituants les plus fins du béton (ciments, fines du sable, fines correc-trices, particules ultrafines, pigments).

Le choix de la teinte du ciment est guidé par le type de parement à réaliseret la teinte finale recherchée.

Le ciment blanc est utilisé pour réaliser les bétons blancs et en général les bétonscolorés (en utilisant des pigments de coloration) ou les bétons clairs voire trèsclairs (en utilisant des granulats de teinte claire, sables naturels de couleur beige,ocre, rose, etc.). Il met en valeur les sables et les granulats utilisés.

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Ce sont donc des éléments les plus fins (fines et sables d’un diamètre inférieurà 0,3 mm) qui vont déterminer avec le ciment la teinte de fond des bétons.

La coloration et la teinte générale des bétons peuvent être obtenues en utilisantdes pigments naturels ou de synthèse.

Les granulats contribuent aussi à la teinte des parements. Ils sont mis envaleur en fonction du traitement de surface appliqué. La teinte des bétonsayant subi un traitement de surface (béton lavé, béton désactivé, béton bouchardé, béton poli) est liée à la couleur des gravillons et des gros grainsde sable.

5.4.2 - Formulation des bétons

La formulation des bétons influe directement sur ses performances méca-niques, mais aussi sur la qualité et la teinte des parements.

La teinte des bétons peut varier en fonction de nombreux paramètres deformulation, en particulier :- la teneur en eau du béton : plus le rapport E/C est élevé, plus le béton

s’éclaircit ;- le rapport G/S ;- la teneur en éléments fins (éléments inférieurs à 80 µm), les éléments fins

ont une influence importante sur la structure de la peau du béton et doncsur sa teinte ;

- le dosage et la finesse du ciment.

5.4.3 - Fabrication et mise en œuvre des bétons

La teinte des bétons peut varier aussi en fonction de la régularité des consti-tuants, de la fabrication, et de la mise en œuvre ainsi que des conditions climatiques (température, hygrométrie) lors des premières heures suivant ledécoffrage.

La vibration du béton a aussi une influence sur sa teinte.

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5.4.4 - Conditions de maturation

De nombreux paramètres interviennent sur les conditions de maturation dubéton et donc sur sa teinte finale :- la température du béton ;- la température extérieure ;- l’hygrométrie ambiante ;- la ventilation ;- l’échéance de décoffrage.

Le décoffrage doit être effectué dans des conditions de maturité constante.Après décoffrage, la surface doit être protégée contre la dessiccation (déshy-dratation du béton en surface) par un traitement de cure.

5.5 - Facteurs influençantla texture des parements

La texture de la surface des bétons résulte à la fois des reliefs, des moules, destechniques de démoulage, des traitements appliqués sur le béton frais ou surle béton durci (sablages, grésage, etc.). Elle dépend aussi en grande partie dela composition granulaire du béton (dimensions, proportions, nature et formedes granulats).

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5.5.1 - Composition du béton

Plusieurs paramètres liés à la composition du béton peuvent avoir un impactsur sa texture finale :- la consistance lors de la mise en œuvre ;- le type d’adjuvants utilisés (plastifiants-réducteur d’eau, superplastifiants,

entraîneur d’eau, etc.);- la sensibilité de la formulation aux variations de dosage des constituants

(ces variations ayant une incidence sur la ségrégation et la porosité).

5.5.2 - Coffrages et moules

Une propriété essentielle du béton est son aptitude à épouser la forme danslaquelle on le coule lorsqu’il est à l’état frais. Le béton va ensuite conserver lamémoire du coffrage ou du moule qui l’a généré. Le coffrage va donc déter-miner la forme et l’aspect du parement et contribuer à la qualité du bétondurci.

Il existe une grande variété de matériaux pourréaliser les coffrages ou les moules : acier, boismassif, bois sablé, raboté, bakelisé, contreplaqué,matière plastique, polystyrène, etc.

Le matériau utilisé, sa texture et la dimensiondes éléments de coffrage jouent un rôle déter-minant sur la qualité et l’aspect des parements.

Les coffrages et les moules doivent êtreétanches et propres. Ils nécessitent une prépa-ration soigneuse pour leur positionnement, leurmise à niveau, l’assemblage des divers élémentset leur stabilité. Après nettoyage, le produitdémoulant doit être appliquée uniformémentsur toute la surface.

La peau du coffrage ou du moule est en contact direct avec le béton, c’est le“négatif” du parement à réaliser, c’est elle qui va lui donner son aspect défi-nitif en lui laissant son empreinte. Le choix de la peau coffrante est donc fonction de l’état de surface que l’on veut obtenir.

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5.5.3 - Produits démoulants

La qualité finale du parement dépend aussi des produits démoulants utiliséspour la lubrification des coffrages et des moules, car l’aspect du parement estlié à l’interface béton / coffrage. Le choix d’un produit adapté et la qualité deson application conditionnent, en particulier l’homogénéité de la texture duparement et l’absence de bullage.

Les produits démoulants doivent être choisis en fonction de la nature du coffrage ou du moule utilisé et de leur comptabilité avec les peaux coffrantes.Ils doivent être appliqués de manière homogène sur l’ensemble du coffrage,sur une surface propre, en couche très mince d’épaisseur uniforme avant lamise en place des armatures. Ils sont appliqués à la brosse ou par pulvérisa-tion en film mince.

5.5.4 - Mise en œuvre et vibration des bétons sur chantier

La vitesse de remplissage du coffrage doit être suffisante et constante pourassurer l’homogénéisation entre les couches successives. La hauteur de chutene doit pas excéder 80 cm à 1 m, afin d’éviter la ségrégation du béton au travers des armatures, et un entraînement d’air occlus en trop forte quantité.Le béton ne doit pas être déversé contre les parois du coffrage.

La vibration du béton a pour but de mettre en mouvement les granulats et lapâte de ciment afin qu’ils trouvent un état d’équilibre en s’imbriquant les unsdans les autres. Elle permet de rendre le béton plus compact et donc de luiconférer ses propriétés physiques et mécaniques. Elle doit être la plus régu-lière et uniforme possible afin d’éviter tout phénomène de ségrégation. Unchangement dans les conditions de vibration peut avoir des répercussions surla texture. Le type, le nombre d’aiguilles à utiliser, leur diamètre, la fréquenceet la durée de vibration doivent être préalablement déterminés en fonction del’épaisseur de l’élément à réaliser.

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5.5.5 - Réalisation des parements préfabriqués en usine

Les progrès de l’industrie de la préfabrication, les outils modernes et les évo-lutions sur les performances des bétons permettent, depuis plusieurs années,de produire en usine de préfabrication toutes sortes de parements de natures,de formes, de teintes, de textures et de traitements de surface très différents.

Les éléments préfabriqués font l’objet d’une certification Qualif-IB “Élémentsarchitecturaux”. Celle-ci s’appuie sur un cahier des charges complet quiconstitue le référentiel technique et qui s’applique aux éléments architecturauxen béton destinés au bâtiment et au génie civil. Ce cahier des charges définitune terminologie d’état de surface et fixe des prescriptions communes, lesmoyens de mesures et d’essais pour les vérifier ainsi que le marquage pour lesidentifier.

Il propose également une méthodologie pour l’acceptation des parementsainsi qu’une grille pour la définition des exigences applicables aux élémentsarchitecturaux.

5.6 - Animations de surface

5.6.1 - Principaux traitements de surface

L’architecte et le concepteur possèdent une grande liberté de création etd’expression grâce à l’offre des choix, pour animer les parements : formes,teintes et aspects variés, obtenus parmi la grande palette des traitements desurface.

Les traitements de surface ont pour objet d’animer la surface du béton, soiten rendant les granulats apparents, soit en modifiant la texture, soit en créantdes reliefs (stries, cannelures, rugosité, etc.).

Les techniques de traitements de surface combinées à la variété des compo-sitions de béton permettent une multitude d’aspects de surface. Celle-ci peutêtre lisse ou rugueuse, comporter des creux et des reliefs ou reproduire desmotifs décoratifs.

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On distingue trois principales familles de traitements de surface exécutés surbéton frais ou sur béton durci qui mettent en valeur ses différents composants :- les traitements de lavage ;- les traitements mécaniques ;- l’empreinte du moule ou du coffrage.

Nota Tous les traitements supposent qu’une épaisseur suffisante de béton soitprévue pour que l’enrobage des armatures soit respecté après traitement.

Principaux traitements de surface à l’état frais :- le lavage ; - le talochage ;- l’impression ; - le brossage ;- le striage ; - le photogravage.

Principaux traitements de surface à l’état durci :- le sablage ; - la désactivation ;- le grésage ; - le grenaillage ;- le polissage ; - le bouchardage ;- le ponçage ; - la métallisation.

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5.6.2 - Moules et matrices

Le béton, grâce à son aptitude au moulage et au durcissement à froid, permetde reproduire une multitude de formes, de textures et d’aspects que luiconfèrent les moules ou les coffrages et d’animer ainsi les parements demotifs divers.

En effet, la très grande variété de matériaux utilisables pour mouler le bétonpermet, soit par façonnage de matériaux traditionnels tels que le bois,l’acier… soit par moulage de matériaux élastomères, d’obtenir une multituded’aspects différents.

Les diverses techniques font appel en particulier pour la réalisation desparements à :- des moules à reliefs traditionnels (bois, acier, polyester, etc.) ;- des moules revêtus par des films (souples et étanches, absorbants, etc.) ;- des moules revêtus par des matrices structurées.

5.6.3 - Calepinages

Les calepinages des parements sont définis en fonction du type de coffrageou de matrice et de leurs caractéristiques dimensionnelles. La prise encompte de toutes les contraintes de coffrage permet de définir un calepinagedes joints qui peut donner du rythme à la surface du parement.

Si le coulage du parement ne peut pas être réalisé en une seule fois, ilconvient de créer des “accidents” volontaires du parement qui permettent dedissimuler, en des endroits préalablement choisis les reprises de bétonnageou de concevoir le parement en tenant compte des marques visibles que laisseront les joints.

Pour les parements de grandes dimensions coulés en place, les tiges quimaintiennent l’écartement des deux parois et évitent les risques de déforma-tion, sous la pression du béton lors du coulage, doivent être calepinées afinque les “trous de banches” et les embouts coniques qui subsistent aprèsdécoffrage s’intègrent en harmonie avec l’aspect du parement

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5.6.4 - Matérialisation des joints

La répartition des joints de reprise de coulage est fonction de la logiqueconstructive de l’ouvrage et des techniques utilisées par l’entreprise.

Les joints sont inévitables et réaliser un parement sans aucune trace de jointest quasiment impossible. Il est donc préférable de concevoir le parement entenant compte des marques visibles que laisseront les joints et de créer ainsiune surface de qualité homogène avec des marques nettes. Les joints peuventêtre dissimulés en les prévoyant dans les zones d’ombre ou, au contraire,accentués par un profilage en retrait.

5.6.5 - Différenciation des traitements de surface

Plusieurs techniques de traitement de surface,offrant des bétons de teintes et de textures dif-férentes peuvent être associées et combinéesentre elles sur une même surface ou sur des surfaces adjacentes et créer ainsi une animationde l’ensemble des parements de l’ouvrage.

5.6.6 - Jeux de lumière

La peau du béton révèle les jeux de la lumièresur le parement. La lumière permet de mettreen valeur le rapport des volumes d’un ouvragepar effets de transparence ou d’ombres portées.

Pour la réalisation de grandes surfaces, l’utilisa-tion de coffrages plus ou moins structurés permetde faire jouer la lumière sur le parement et créerainsi une animation.

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5.6.7 - Incrustations et motifs sculptés

Le béton se prête bien aux incrustations de formes et de tailles diverses.

Pour animer les surfaces des parements, il est possible de créer des reliefsobtenus par incrustation ou incorporation d’éléments décoratifs ou sculptésdans le béton. Ces reliefs créent des jeux d’ombre et de lumière, des dessins,des formes géométriques ou des ponctuations.

101


Chapitre6 Matériaux

103

6.1 - Les ciments

6.2 - Les granulats

6.3 - Les adjuvants

6.4 - Les additions

6.5 - Les produits de cure

6.6 - Les armatures passives

6.7 - Les fibres

6.8 - Les bétons

6.9 - Les Bétons à Hautes Performances

6.10 - Les Bétons Autoplaçants

6.11 - Les Bétons Fibrés à Ultra Hautes Performances


Le béton est un mélange de matériaux naturels, du ciment, de granulats, etd'eau, avec ajout éventuel d'adjuvants et de pigments.

En faisant varier la nature et les proportions de ces constituants, ainsi que letype de traitement de surface, il offre la possibilité de s’adapter aux exigencesde chaque réalisation, par ses performances, ses caractéristiques et sonaspect.

Le mariage du béton avec l’acier, que se soit sous forme d'armatures passivespour le béton armé ou de fils, torons ou câbles dans le domaine de la pré oude la post-contrainte, permet de réaliser une large gamme d’ouvrages et derelever tous les défis.

6.1- Les Ciments

6.1.1 - Définition du ciment

Le ciment est un liant hydraulique, c’est-à-dire une matière minérale finementmoulue qui, gâchée avec de l’eau, forme une pâte qui fait prise et durcit parsuite de réactions et processus d’hydratation et qui, après durcissement,conserve sa résistance et sa stabilité, même sous l’eau.

6.1.2 - Un peu d’histoire

Les Chinois et les Mayas élevaient des constructions avec des mortiers à based'une chaux obtenue par cuisson de roches calcaires, suivie d'une extinction àl'eau et d'un broyage.

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Chapitre • Matériaux6


Les Egyptiens utilisaient, en 2600 avant JC, un mélange de chaux, d'argile, desable et d'eau pour sceller les pierres.

Les Romains furent sans doute les premiers à fabriquer des liants hydrauliquessusceptibles de durcir sous l’eau. Pour cela, ils mélangeaient de la chaux et descendres volcaniques de la région de Pouzzoles.

C’est de là qu’est venu le terme bien connu de “pouzzolanique”, qui se ditd’un matériau capable, en présence d’eau, de fixer la chaux. En revanche, cettepropriété d’hydraulicité du mélange ainsi constitué est restée totalementinexpliquée jusqu’aux travaux de Louis Vicat qui élabore en 1817 la théorie del’hydraulicité et fait connaître le résultat de ses recherches.

Il donne des indications précises sur les proportions de calcaire et de silicenécessaires pour constituer le mélange qui, après cuisson à la températureconvenable et broyage, sera un véritable liant hydraulique fabriqué industriel-lement : le ciment artificiel. L’industrie du ciment était née.

Quelques années plus tard, en 1824, l’Écossais Aspdin donnait le nom dePortland au ciment qu’il fabriquait et qui égalait la solidité de la pierre de cetterégion.

En France, en 1833, Pavin de Lafarge installe des fours à chaux au Teil et la première usine de ciment est crée par Dupont et Demarle à Boulogne sur Meren 1848.

6.1.3 - La fabrication des ciments courants

Le constituant principal des ciments est le clinker (K), qui est obtenu à partirde la cuisson d’un mélange approprié de calcaire et d’argile, en proportionmoyenne 80 % / 20 %.

Le clinker, finement broyé avec du gypse (moins de 5 %) pour régulariser laprise, donne le ciment Portland (CEM I). Les autres types de ciment sontobtenus en ajoutant par cobroyage au mélange d’autres constituants tels queles laitiers granulés de haut fourneau (S), les matériaux pouzzolaniques (Z ouQ), les cendres volantes (V ou W), les schistes calcinés (T), le calcaire (L ouLL), les fumées de silice(D).

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6.1.4 - Le marquage CE et la norme NF EN 197-1 (ciments courants)

Depuis le 1er avril 2002, tous les ciments commercialisés dans l'union euro-péenne doivent être titulaires du marquage obligatoire CE, exprimant leurconformité à la norme EN 197-1.

En France, la norme de référence est la norme NF EN 197-1 “Ciment - partie 1 :composition, spécifications et critères de conformité des ciments courants”.

Les ciments courants sont subdivisés en 5 types selon la nature et la proportionde leurs constituants :• CEM I : Ciment Portland• CEM II : Ciment Portland composé• CEM III : Ciment de Haut Fourneau• CEM IV : Ciment pouzzolanique• CEM V : Ciment composé

La norme NF EN 197-1 concerne les ciments les plus courants. D’autres normes existent concernant soit des propriétés particulières (prisemer : PM, résistance aux eaux sulfatées : ES, ...) soit des ciments ayant desnormes entièrement spécifiques : ciment alumineux fondu, ciment promptnaturel.

En France, les ciments courants bénéficient d'un marquage CE et d’une marqueNF qui atteste :• pour le marquage CE, que les produits respectent les exigences essentielles

européennes en matière de santé, sécurité et respect de l'environnement,• pour la marque NF associée au marquage CE, que les produits bénéficient

de garanties complémentaires sur leur composition, leurs performances etleurs contrôles.

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6.1.5 - Les différents types de ciments

� Le ciment Portland : CEM I

Il contient au moins 95 % de clinker et au plus 5 % de constituants secondaires.

� Le ciment Portland composé : CEM II/A ou B

Il contient au moins 65 % de clinker et au plus 35 % d’autres constituants : lai-tiers de haut fourneau, fumées de silice (limitées à 10 %), pouzzolanes natu-relles, cendres volantes, calcaires, constituants secondaires.

Les ciments Portland et Portland composé englobent aussi bien les cimentsgris que les ciments blancs.

� Le ciment de haut fourneau : CEM III/A ou B…

Il contient entre 36 et 80 % de laitier et 20 à 64 % de clinker.

… et CEM III/C (ex. ciment de laitier au clinker)Il contient au moins 81 % de laitier et 5 à 19 % de clinker.

� Le ciment au laitier et aux cendres : CEM V/A ou B

Il contient de 20 à 64 % de clinker, de 18 à 50 % de cendres volantes et de 18à 50 % de laitier.Tous ces ciments peuvent comporter au plus 5 % de constituants secondaires.

� Le Ciment pouzzolanique : CEM IV

Peu utilisé en France métropolitaine.

6.1.6 - Les classes de résistance

� Définition des classes de résistance

Les ciments sont répartis en trois classes de résistance, 32,5 - 42,5 - 52,5, défi-nies par la valeur de la résistance normale du ciment à 28 jours (cf. tableau n°6).

Pour chaque classe de résistance, deux classes de résistance au jeune âge sontdéfinies, une classe avec résistance au jeune âge ordinaire (indiquée par lalettre N) et une classe avec résistance au jeune âge élevée (indiquée par lalettre R).

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La résistance normale d’un ciment est la résistance mécanique à la compressionmesurée à 28 jours conformément à la norme NF EN 196-1 et exprimée enN/mm2 (1 N/mm2 = 1 MPa = 10 daN/cm2 = 10 bars).

Pour les ciments de classes 32,5 et 42,5, une valeur maximale de la résistancenormale à 28 jours est fixée.

Les valeurs indiquées dans le tableau n°6 sont les résistances caractéristiquesfixées pour les ciments titulaires du marquage CE complétées par les spécifi-cations supplémentaires de la marque NF.

6.1.7 - Les autres ciments

D’autres ciments définis par la norme NF EN 197-1, font l’objet de normesspécifiques :

� Ciment Prompt Naturel (CNP) NF P 15-314

Le ciment prompt naturel, à prise et durcissement rapides, résulte de la cuissonà température modérée, d’un calcaire argileux de composition régulière, extraitde bancs homogènes, suivie d’un broyage très fin.

� Ciment Alumineux fondu (CA) NF P 15-315

Le ciment alumineux fondu est un liant hydraulique qui résulte de la mouture,après cuisson jusqu’à la fusion, d’un mélange composé principalement d’alu-mine, de chaux, d’oxydes de fer et de silice, dans des proportions telles quele ciment obtenu renferme au moins 30 % de sa masse d’alumine.

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DésignationRésistance à la compression (en MPa)

de la classeRésistance à court terme Résistance courante

à 2 jours à 7 jours à 28 jours

32,5 N - > 16> 32,5 < 52,532,5 R > 13,5 -

42,5 N > 12,5 -> 42,5 <62,542,5 R > 20 -

52,5 N > 20 -> 52,5

-52,5 R > 30 - -

Tableau n°6 : Résistances caractéristiques des ciments CE+NF


6.1.8 - Les ciments à caractéristiques complémentairesnormalisées

Pour certaines classes d'expositions ou certains ouvrages particuliers, des exi-gences relatives aux caractéristiques des ciments peuvent être requises; Lesciments possédant ces caractéristiques font l’objet de normes spécifiques :

� Ciments pour travaux à la mer (PM) NF P 15-317

Les ciments n’ont pas tous la même résistance face aux attaques chimiquesliées à l’environnement marin ; l’emploi de ciments présentant de bonnescaractéristiques de résistance à ces agressions est donc nécessaire.

Ces ciments comportent la mention PM dans le cartouche de marquage.

� Ciments pour travaux en eaux à haute teneur en sulfates (ES) XP P 15-319

Les eaux séléniteuses constituent un milieu particulièrement agressif, quinécessite l’emploi de ciments spécifiques.

Ces ciments comportent la mention ES dans le cartouche de marquage.

� Ciments à faible chaleur d'hydratation initiale et à teneur en sulfureslimitée (CP) NF P 15-318

Ces ciments trouvent leurs principales applications dans les ouvrages engrande masse et certains ouvrages en béton précontraint.

Ils comportent la mention CP dans le cartouche de marquage.

6.1.9 - La désignation d'un ciment

Exemple de désignation d’un ciment courant : CEM II / A - LL 32.5 R CE CP2 NF

CEM : notation ciment courantA : classe de compositionLL : nature des constituants32,5 R : classe de résistanceCE : conformité au marquage CECP2 : caractéristiques complémentairesNF : conformité à la marque NF

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6.1.10 - Les ciments conformes à la norme NF EN 197-4

Cette norme définit les spécifications de 3 ciments de haut fourneau à faiblerésistance à court terme.En effet, dans la plupart des utilisations, le critère important de classificationdu ciment est sa résistance à 28 jours. Pour une classe donnée, la résistanceà court terme (2 jours ou 7 jours) peut varier, et certains type de ciments peu-vent ne pas atteindre les seuils spécifiés par la norme NF EN 197-1.Ces ciments appartiennent à un seul type principal de ciments :CEM III - Ciments de haut fourneau.

Un ciment de haut fourneau à faible résistance à court terme est un lianthydraulique. Ses réactions et processus d'hydratation sont identiques à ceux des cimentscourants (NF EN 197-1), mais le processus d'hydratation est ralenti à courtterme du fait de la composition, de la finesse ou de la réactivité des consti-tuants.

Les 3 produits de la famille des ciments de haut fourneau à faible résistanceà court terme sont :

• CEM III / A : avec 35 à 64 % de clinker et 36 à 65 % de laitier de hautfourneau

• CEM III / B : avec 20 à 34 % de clinker et 66 à 80 % de laitier de hautfourneau

• CEM III / C : avec 5 à 19 % de clinker et 81 à 95 % de laitier de hautfourneau

Tous ces ciments contiennent moins de 5 % de constituants secondaires.Une seule classe de résistance à court terme, indiquée par L, est prévue pourchaque classe de résistance courante.

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DésignationRésistance à la compression (en MPa)

de la classeRésistance à court terme Résistance courante

à 2 jours à 7 jours à 28 jours

32,5 L - > 12 > 32,5 < 52,5

42,5 L - > 16 > 42,5 <62,5

52,5 L > 10 - > 52,5 -

Tableau n°7 : Résistance caractéristique des ciments à faible résistance à court terme


La norme définit également les ciments à faible résistance à court terme età faible chaleur d'hydratation : ce sont les liants ci-dessus dont la chaleurd'hydratation mesurée selon la norme EN 196-8 à 7 jours ou selon la norme EN 196-9 à 41 heures est inférieure à 270 J/g. Ils sont désignés par les lettresLH.

6.2 - Les Granulats

6.2.1 - Définitions

Les granulats sont des grains minéraux appelés fillers, sablons, sables, gravesou gravillons suivant leurs dimensions.Ils sont obtenus en exploitant des gisements de sables et de graviers d'originesalluvionnaires terrestres ou marines, en concassant des roches massives (cal-caires ou éruptives) ou encore par recyclage de produits tels que les matériauxde démolition.Les granulats les plus usuels pour la fabrication des mortiers et des bétons sontélaborés à partir de roches d'origines alluvionnaires (granulats roulés ou semiconcassés) ou à partir de roches massives (granulats concassés).

Le granulat est désigné par sa classe granulaire d/D ou O/D avec :• d : dimension inférieure du granulat• D : dimension supérieure du granulat

Tableau n°8 : Dimensions et caractéristiques des familles de granulats

Familles Dimensions Caractéristiques

Fillers 0/D D<2 mm avec au moins 85 % de passant à 1,25 mm et 70 % de passant à 0,063 mm

Sables 0/D d = 0 et D ≤ 4 mm

Graves 0/D D > 6,3 mm

Gravillons d/D d > 2 mm et D ≤ 63 mm

Ballasts d/D d = 31,5 mm et D = 50 ou 63 mm

Les granulats sont considérés comme courants lorsque leur masse volumiqueest supérieure à 2 t/m3, et légers si elle est inférieure à cette valeur.

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6.2.2 - Le rôle des granulats pour bétons

Les granulats constituent le squelette du béton.Les granulats, qui sont généralement moins déformables que la matrice deciment, s’opposent à la propagation des microfissures provoquées dans lapâte par le retrait. Ils améliorent ainsi la résistance de la matrice.La nature des liaisons qui se manifestent à l’interface granulat/pâte de ciment,conditionne les résistances mécaniques du béton.Le choix d’un granulat est donc un facteur important de la composition dubéton.

6.2.3 - Les normes de référence

6.2.3.1 - La norme NF EN 12620 (août 2003) : granulats pour béton

Cette norme définit les termes relatifs aux granulats pour béton relevant de laDirective des Produits de Construction (DPC 89/106/CE). Elle définit des caté-gories pour chaque caractéristique des granulats et des fillers utilisés dans lafabrication des bétons. Elle concerne en particulier les bétons conformes à lanorme NF EN 206-1, les granulats entrant dans la composition des produitspréfabriqués en béton et les bétons routiers. Elle spécifie les caractéristiquesphysiques et chimiques relatives à l'évaluation de la conformité des granulatset au système de maîtrise de la production.

6.2.3.2 - La norme XP P 18-545 (février 2004) : granulats, éléments dedéfinition, conformité et codification

Cette norme définit les règles générales permettant d'effectuer les contrôlesdes granulats. Elle regroupe en codes les catégories définies dans la norme NFEN 12620 pour les divers usages possibles (granulats pour chaussées, pourbéton de ciment, pour mortiers, etc.). Elle définit des critères de régularité etde conformité et les fiches techniques produit.

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6.2.4 - Les caractéristiques des granulats

6.2.4.1 - Caractéristiques géométriques

� Granularité

La granularité représente la distribution dimensionnelle des grains contenusdans les granulats.Les granulats sont désignés en terme de classe granulaire O/D ou d/D.Les classes granulaires sont spécifiées en utilisant des séries de dimensions detamis (en mm).Série de base : 1 / 2 / 4 / 8 / 16 / 31.5 / 63Série de base + série 1 : 1 / 2 / 4 / 5.6 / 8 / 11.2 / 16 / 22.4 / 31.5 / 45 / 63Série de base + série 2 : 1 / 2 / 4 / 6.3 / 8 / 10 / 12.5 / 14 / 16 / 20 / 31.5 / 40 / 63

� Forme des gravillons

- Le coefficient d'aplatissement caractérise la forme du granulat.- Le module de finesse surtout utilisé pour les sables permet de caractériser

leur granularité par une seule valeur.

6.2.4.2 - Autres caractéristiques principales

� Propreté des granulats

Dans le cas des gravillons, la propreté est donnée par le pourcentage de passantau tamis de 0.5 mmDans le cas des sables, la propreté est fournie, soit par l'essai d'équivalent desable, soit par la valeur au bleu de méthylène.

� Résistance à l'usure

Elle est déterminée par l'essai Micro Deval en présence d'eau (MDE)

� Résistance à la fragmentation

Elle est déterminée par le coefficient Los Angeles (LA)

� Résistance au polissage

Surtout utilisé pour les agrégats employés en couche de chaussée, elle estdéterminée par le Coefficient de Polissage Accéléré (CPA).

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� Réactivité aux alcalis

Les granulats sont désignés comme étant non réactifs (NR), potentiellementréactifs (PR) ou potentiellement réactifs à effet de pessimum (PRP).

� Résistance au gel / dégel

� Teneur en souffre et sulfates

� Teneur en ions chlorures

6.2.5 - Le marquage CE des granulats

Le marquage CE des granulats est obligatoire pour leur mise sur le marché.Par le marquage CE, le producteur de granulats déclare avoir mis en place unsystème de maîtrise de la production, lui permettant de respecter la normeNF EN 12620.Le système d'attestation de conformité recommandé par l'UNPG (UnionNationale des Producteurs de Granulats) est de niveau 2+. La déclaration duproducteur s'appuie sur un audit réalisé par un organisme notifié.

6.3 - Les Adjuvants

6.3.1 - Définition

Un adjuvant, selon la norme NF EN 934-2, est un produit dont l’incorporationà faible dose (inférieure à 5 % de la masse de ciment) aux bétons, mortiers oucoulis lors du malaxage ou avant la mise en œuvre, provoque les modificationsrecherchées de telle ou telle de leurs propriétés, à l’état frais ou durci.

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Nota Sont donc exclus du domaine des adjuvants au sens de la norme, lesproduits ajoutés au moment du broyage du clinker ou les produits dontle dosage dépasserait 5 % du ciment (poudres pouzzolaniques parexemple).

6.3.2 - Un peu d'histoire

Dès les origines de la fabrication du béton de ciment Portland, commencent lesrecherches sur l’incorporation de produits susceptibles d’améliorer certaines de ses propriétés.On cherche à agir sur les temps de prise, les caractéristiques mécaniques etde mise en œuvre, l’étanchéité.Dès 1881, Candlot étudie l’action des accélérateurs et des retardateurs deprise. Le sucre est déjà connu comme retardateur de prise et souvent employéà partir de 1909.Entre 1910 et 1920 débute la commercialisation d’hydrofuges et d’accéléra-teurs à base de chlorure de calcium.A partir de 1930, les entraîneurs d’air sont fréquemment utilisés.

6.3.3 - La classification

La norme NF EN 934-2 classe les adjuvants pour bétons, mortiers et coulis,suivant leur fonction principale.On peut distinguer trois grandes catégories d’adjuvants :

� ceux qui modifient l’ouvrabilité du béton : plastifiants-réducteurs d’eau,superplastifiants (anciennement fluidifiants) ;

� ceux qui modifient la prise et le durcissement : accélérateurs de prise, accé-lérateurs de durcissement, retardateurs de prise ;

� ceux qui modifient certaines propriétés particulières : entraîneurs d’air,générateurs de gaz, hydrofuges de masse.

Nota Il faut y ajouter les produits de cure, qui ne sont pas à proprement parlerdes adjuvants et dont la fonction est de protéger le béton de la dessicca-tion durant son durcissement.

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6.3.3.1 - Les adjuvants modifiant l’ouvrabilité du béton

Ces adjuvants modifient le comportement rhéologique des bétons, mortiers etcoulis à l’état frais, avant le début de prise. Ils abaissent le seuil de cisaillementde la pâte et en modifient la viscosité.La frontière entre les différents types d’adjuvants de cette famille n’est pastoujours très nette, les effets recherchés sont très proches et les différencesobtenues sont souvent une question de nuances liées aux dosages préconisés.

� Les plastifiants réducteurs d’eau (NF EN 934-2)

Ces adjuvants ont pour fonction principale, à même ouvrabilité, de conduire àune augmentation des résistances mécaniques par une réduction de la teneuren eau d’un béton, d'un mortier ou d'un coulis.Ils sont à base de lignosulfonates, de sels d’acides organiques, de mélaminesulfonate, de naphtalène sulfonate et dérivés de mélamine ou naphtalène.Ces adjuvants peuvent également avoir une caractéristique complémentairede retardateur.

� Les superplastifiants (NF EN 934-2)

Introduits dans un béton, un mortier ou un coulis, en général peu avant sa miseen œuvre, ils ont pour fonction principale de provoquer un fort accroissementde l’ouvrabilité du mélange.Ce sont en général des produits de synthèse organique. Les plus utilisés sontles dérivés de mélamines ou de naphtalène. Ils peuvent être aussi fabriqués àpartir de sous-produits de l’industrie du bois purifiés et traités (lignosulfo-nates).Ces adjuvants peuvent également avoir une caractéristique complémentairede retardateur.

6.3.3.2 - Les adjuvants modifiant la prise et le durcissement

Ces adjuvants modifient les solubilités des différents constituants des cimentset surtout leur vitesse de dissolution.Physiquement, cette action se traduit par l’évolution du seuil de cisaillementdans le temps, en fonction de l’adjuvant utilisé.

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� Les accélérateurs de prise et de durcissement (NF EN 934-2)

L’accélérateur de prise a pour fonction principale de diminuer les temps dedébut et de fin de prise du ciment dans les bétons, les mortiers ou les coulis.L’accélérateur du durcissement a pour fonction principale d’accélérer le déve-loppement des résistances initiales des bétons, les mortiers ou les coulis.Ces adjuvants ne contiennent pas de chlore ; les constituants sont générale-ment des dérivés de la soude, de la potasse ou de l’ammoniaque.Les accélérateurs chlorés ne sont pas soumis à la marque NF adjuvants.

� Les retardateurs de prise (NF EN 934-2)

Introduits dans l’eau de gâchage, ils ont pour fonction principale d’augmenterle temps de début de prise et le temps de fin de prise du ciment dans le béton,le mortier ou le coulis. Ils sont à la base de lignosulfonates, d’hydrates de car-bone ou d’oxydes de zinc ou de plomb.

6.3.3.3 - Les adjuvants modifiant certaines propriétés du béton

� Les entraîneurs d’air (NF EN 934-2)

Ils ont pour fonction d’entraîner la formation dans le béton, le mortier ou lecoulis, de microbulles d’air uniformément réparties dans la masse.Les entraîneurs d’air sont des corps tensio-actifs : lignosulfonates, abiétates derésines, sels d’éthanolamine, que l’on mélange en fonction des propriétés àobtenir.L’entraîneur d’air permet d’augmenter la résistance au gel du béton durci, eneffet, les microbulles qui coupent les réseaux des capillaires limitent le déve-loppement des contraintes dues au gel de l’eau interstitielle.

� Les hydrofuges de masse (NF EN 934-2)

Les hydrofuges de masse ont pour fonction principale de diminuer l’absorptioncapillaire des bétons, mortiers ou coulis durcis.Les hydrofuges sont généralement à base d’acides gras ou de leurs dérivés(stéarates). Ils peuvent également comporter des matières fines (type bentonite)ainsi que des agents fluidifiants.

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6.4 - Les Additions

6.4.1 - Les pigmentsNorme NF EN 12878

La coloration du béton dans la masse est obtenue avec des pigments, de pré-férence minéraux, plus stables que les pigments de synthèse. La combinaisondes teintes avec les granulats et les ciments nécessite des essais préalablespermettant de choisir le colorant approprié et son dosage (généralementcompris entre 1 et 3 % du poids de ciment).

6.4.2 - Les fillers

Les fillers sont des produits obtenus par broyage fin de roches naturelles.Ils peuvent être d'origine siliceuses (norme NF P 18-501) ou calcaire (normeNF P 18-508).

6.4.3 - Les fumées de silice Norme NF P 18-502 / PR EN 13263-1

Les fumées de silice sont des particules très fines (environ 1 µm) présentantune très forte teneur en silice amorphe.Elles proviennent de la réduction de quartz de grande pureté par du charbondans des fours à arc électrique utilisés pour la production de silicium.

6.4.4 - Les cendres volantes Norme NF EN 450 / NF P 18-050

Les cendres volantes sont des particules pulvérulentes obtenues par dépous-siérage électrostatique ou mécanique des gaz de chaudières alimentées aucharbon pulvérisé.

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6.5 - Les produits de cureLes produits de cure (norme NF P 18-370) ont pour effet de protéger le bétonfrais pendant un certain temps après sa mise en œuvre, en évitant sa dessic-cation par évaporation trop rapide de l’eau. Celle-ci entraînerait en particulierune baisse des résistances mécaniques et la formation de fissures de retraitavant prise.Ces produits sont à base de résines, cires ou paraffines en émulsion aqueuse,de résines naturelles ou synthétiques, de cires ou de paraffines dissoutes dansun solvant pétrolier, de caoutchouc chloré.Les produits de cure sont des produits que l’on peut pulvériser sur le bétonfrais. Il se forme après application un film continu imperméable qu’il faudra parla suite éliminer par brossage si un revêtement doit être appliqué sur le béton.

6.6 - Les armatures passives

6.6.1 - Les différents types d’armatures

Les armatures sont obtenues à partir d'acier suite à des opérations de dressage(pour les couronnes uniquement), de coupe, de façonnage et d’assemblage.On distingue deux principaux types d’acier selon sa composition chimique :• l'acier au carbone,• l'acier inox.

Les aciers se présentent sous formes de barres de grande longueur (souvent12 m) ou de fils en couronnes :• barres droites lisses : diamètre 5 à 50 mm,• barres droites à haute adhérence : diamètre 6 à 50 mm,• fils lisses en couronne : diamètre 3 à 16 mm,• fils à haute adhérence en couronne : diamètre 4 à 16 mm.

Les armatures sont utilisées sur les chantiers et mises en place dans lescoffrages :• soit sous forme de barres (droites ou coupées - façonnées en fonction des

formes prévues sur les plans d’exécution),

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• soit sous forme de treillis soudés (réseaux plans à maille, en générale rec-tangulaire, constitués de fils ou de barres assemblées par soudage) fabriquésen usine et livrés en panneaux sur les chantiers,

• soit sous forme d’armatures pré-assemblées en cages en usine (et livréesprêtes à mettre en place dans le coffrage).

Les armatures sont soit d'un modèle standard pour les applications courantes(semelles de fondations, poteaux, linteaux…), soit façonnées à la demande(en conformité avec les plans d'exécution définis par les bureaux d’études).

On distingue donc les armatures “coupées-façonnées” qui sont obtenues parcoupe et façonnage des aciers, et les “armatures assemblées” constituées parassemblage des armatures coupées-façonnées sous forme de “cages” ou “depanneaux”.

6.6.2 - Les références normatives

La norme de référence des aciers pour l'armature du béton est la norme NF EN 10080 (Aciers pour l'armature du béton. Acier soudable pour bétonarmé. Généralités).Cette norme est le support pour le marquage CE des aciers pour bétonarmé qu'ils soient lisses, à empreintes ou à verrous. Elle concerne les acierssoudables pour béton armé sous forme de barres, couronnes, produitsdéroulés, treillis soudés et treillis raidisseurs. Elle ne contient pas de niveaude performance des produits et doit être utilisée en liaison avec une “spé-cification de produit”. Cette spécification peut être d’origine européenne (TS 10081, Annexe C de l’Eurocode 2, NF EN 1992-1-1 ou Annexe N de lanorme NF EN 13369), ou d’origine nationale (NF A 35-015, NF A 35-016, NF A 35-019 ou NF A 35-024), ou encore être propre à un producteur ouun utilisateur.

La norme de référence pour les armatures du béton est la norme NF A 35-027(Produits en acier pour le béton armé. Armatures).Les prescriptions de cette norme concernent l’ensemble des caractéristiquesdes armatures. Elles ne s’appliquent qu’en l’absence de spécifications diffé-rentes mentionnées sur les plans ou dans les pièces écrites visant les armatures.

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6.6.3 - La désignation des armatures

Les armatures sont définies par leurs caractéristiques de formes, géométriques,mécaniques et technologiques.Les spécifications concernant les armatures sont détaillées dans les normesNF A 35-015 (barres lisses), NF A 35-016 (barres à haute adhérence), NF A 35-022 (treillis soudés) et NF A 35-014 (armatures inox).Les aciers sont désignés par leur limite d’élasticité garantie Fe en MPa, leurnuance et leur forme (lisse, haute adhérence).Par exemple, un acier HA FeE500 désigne un acier à haute adhérence (HA)présentant une limite élastique de 500 MPa.

Actuellement en France, on utilise généralement des aciers de 500 MPa delimite d’élasticité. L’Eurocode 2 Partie 1-1 prévoit, au paragraphe 3.2.2.3, uneplage de limite d’élasticité comprise entre 400 et 600 MPa.

6.6.4 - Les caractéristiques certifiées des aciers

Les prescriptions relatives aux aciers se traduisent dans les normes par lescaractéristiques spécifiées suivantes :• soudabilité et composition chimique,• caractéristiques mécaniques en traction,• diamètres, sections, masse linéique,• adhérence et géométrie de la surface (verrous ou empreintes),• non fragilité (aptitude au pliage),• dimensions et résistances au cisaillement des assemblages soudés des treillis,• résistance à la fatigue,• aptitude au redressage après pliage.

6.6.5 - Les caractéristiques de forme

Il existe 2 types d’armatures en fonction de leur forme et de leur surface : • Les armatures lisses : barres lisses ou fils tréfiles lisses.Elles sont de section circulaire sans aucune gravure.

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• Les armatures à haute adhérence dont la surface présente des saillies oudes creux.

La surface de ces armatures présente des aspérités en saillies inclinées parrapport à l’axe de la barre appelée verrous ou des aspérités en creux appeléesempreintes qui sont destinées à favoriser l’adhérence des armatures au seindu béton.

• Les armatures à verrousLa figure n°33 représente les armatures à verrous.

Figure n°33 : Schémas des armatures à verrous

• Les armatures à empreintesLa figure n°34 représente les armatures à empreintes.

Figure n°34 : Schéma des armatures à empreintes

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h

Verrou

Congé de raccordement

c

AA

cA

A

b A - A a


6.6.6 - Les caractéristiques géométriques

Le diamètre nominal d’une barre ou d’un fil correspond au diamètre d’uncylindre de révolution de même métal ayant la même masse linéique. C’est lediamètre nominal qui est pris en compte pour le dimensionnement.

les diamètres prévus par la norme EN 10080 sont donnés dans le tableau ci-dessous.

En France, on se limite en pratique aux diamètres 5, 6, 7, 8, 10, 12, 14 et 16pour les couronnes et 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25, 32 et 40 pour les barres.

Tableau n°9 : Diamètres des armatures selon la norme EN 10080

Diamètre Barres Couronnes Treillis Section Masse linéiquenominal et produits soudés nominale nominaleen mm déroulés en mm2 en kg/m

4 - x - 12,6 0,9994,5 - x - 15,9 0,1255 - x x 19,6 0,154

5,5 - x x 23,8 0,1876 x x x 28,3 0,222

6,5 - x x 33,2 0,2607 - x x 38,5 0,302

7,5 - x x 44,2 0,3478 x x x 50,3 0,395

8,5 - x x 56,7 0,4459 - x x 63,6 0,499

9,5 - x x 70,9 0,55610 x x x 78,5 0,61711 - x x 95 0,74612 x x x 113 0,88814 x x x 154 1,2116 x x x 201 1,5820 x - - 314 2,4725 x - - 491 3,8528 x - - 616 4,8332 x - - 804 6,3140 x - - 1257 9,8650 x - - 1963 15,40

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6.7 - Les fibres

6.7.1 - La classification des fibres

Les fibres utilisées dans la fabrication des bétons peuvent être classées en troisgrandes familles:

• Fibres minérales : verre, carbone.

• Fibres métalliques : acier, inox, fonte.

• Fibres organiques : polyamides, polypropylène, acryliques, kevlar, aramide.

Chaque fibre présente des caractéristiques et des propriétés qui lui sont propres :dimensions (diamètre, longueur…), formes (fils lisses, crantés, ondulés…),résistance à la traction ce qui engendre des comportements mécaniques différents.

6.7.2 - Le rôle des fibres

Les fibres ont généralement pour rôle de renforcer l'action des armaturestraditionnelles en s'opposant à la propagation des microfissures.Selon les caractéristiques présentées par les fibres, la rupture du béton évolueplus ou moins d'un comportement fragile vers un mode de type ductile.Selon les fibres utilisées (forme et nature), leur dosage et les ouvrages auxquelselles sont incorporées, ce rôle se traduit par des améliorations relatives à :• la cohésion du béton frais,• la déformabilité avant rupture,• la ductilité et la résistance post fissuration,• la résistance aux chocs, à la fatigue, à l’usure, à l’abrasion,• la résistance mécanique du béton aux jeunes âges,• la réduction des conséquences du retrait par effet de couture des fissures et

des microfissures,• la tenue au feu,• la résistance à la traction par flexion.

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6.8 - Les Bétons

6.8.1 - L’ouvrabilité du béton

La propriété essentielle du béton frais est son ouvrabilité qui le rend apte àremplir n’importe quel volume, à condition que sa composition ait été étudiéeen conséquence et que les moyens de mise en œuvre soient appropriés.

L’ouvrabilité caractérise l’aptitude d’un béton à remplir les coffrages ou lesmoules et à enrober convenablement les armatures. De nombreux facteursinfluent sur l’ouvrabilité : nature et dosage en ciment, forme et dimensions desgranulats, granulométrie, emploi d’adjuvants et, bien entendu, dosage en eau.Il ne faut cependant pas considérer que le dosage en eau puisse être aug-menté au-delà d’une certaine valeur dans le seul but d’améliorer l’ouvrabilité.

Un excès d’eau se traduit, entre autres inconvénients, par la diminution de lacompacité et, corrélativement, des résistances et par un phénomène de res-suage, qui est la création à la surface d’une pièce en béton, d’un film d’eau,générateur de fissures après évaporation.

Les autres conséquences sont :• une porosité accrue,• un risque de ségrégation des constituants du béton,• un retrait augmenté,• un état de surface défectueux avec présence de bullage.

La teneur en eau doit être strictement limitée au minimum compatible avecles exigences d’ouvrabilité, d’hydratation du ciment et de respect des spéci-fications liées à la classe d’exposition à laquelle est soumis l’ouvrage.

La grandeur qui caractérise l’ouvrabilité est la consistance ; sa mesure peutêtre effectuée facilement sur le chantier avec la méthode du cône d’Abramsou “slump test”, qui est un essai d’affaissement d’un volume de béton deforme tronconique (norme d’essai NF EN 12350-2).

L’ouvrabilité d’un béton est sa capacité à maintenir, durant un temps déterminé,une fluidité compatible avec les caractéristiques du coffrage ou du moule et lesmoyens de mise en place prévus. L’emploi d’adjuvant, dit de nouvelle généra-tion permet d’apporter un meilleur maintien de l’ouvrabilité des bétons engénéral et plus particulièrement pour les bétons autoplaçants.

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L’essai d’affaissement est couramment pratiqué en France.

NotaCet essai consiste à mouler des troncs de cône en béton (base de dia-mètre 20 cm, partie haute de diamètre 10 cm). On remplit le cône en3 couches piquées chacune de 25 coups avec une tige métallique de16 mm de diamètre. Le moule est ensuite soulevé avec délicatesse etl’on mesure aussitôt après l’affaissement (ou Slump).

La norme NF EN 206-1 définit les classes de consistance en fonction de l’affaissement obtenu avec l’essai au cône d’Abrams :

Classe de consistance Affaissement en mm

S1 10 à 40

S2 50 à 90

S3 100 à 150

S4 160 à 210

S5 > 220

6.8.2 - Le retrait

Au cours de son évolution, le béton est l’objet de modifications physico-chimiques qui entraînent des variations dimensionnelles.

Le retrait hydraulique avant et après durcissementIl est dû à un départ rapide d’une partie de l’eau de gâchage, soit par évapo-ration, soit par absorption. Une surface de béton frais peut évaporer plus d’unlitre d’eau par m3 et par heure.

Le retrait thermiqueIl est dû à des baisses rapides de température provenant :• soit de l’hydratation du ciment aux premiers âges, qui provoque une éléva-

tion de température, suivie d’un refroidissement du béton,• soit des variations climatiques du milieu.

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Tableau n°10 : Classe de consistance


Ces deux causes additionnent parfois leurs effets. Les effets de la premièrepeuvent être limités en utilisant des ciments à faible chaleur d’hydratation.

Le retrait hydraulique à long termeIl est dû à un départ lent de l’eau en atmosphère sèche. Il varie suivant lesciments (nature, finesse) et est proportionnel au dosage en volume absolu dela pâte pure.

L’ordre de grandeur du retrait total est de 200 à 400 µm/m pour un béton usuel(soit de 2 à 4 mm pour 10 m).Le retrait peut être limité par une bonne compacité du béton ou par un traite-ment de cure adapté.

6.8.3 - Les déformations sous charge instantanée

Comme tous les autres matériaux, le béton se déforme, avec un comporte-ment élastique linéaire pour des charges modérées de courte durée. Sesdéformations sont réversibles et proportionnelles aux charges appliquées.Le module d’élasticité instantané Ei d’un béton est compris entre 30 000 et 35 000 MPa.

6.8.4 - Les déformations sous charge de longue durée : le fluage

Le fluage est une déformation lente que subit un matériau soumis à une chargeconstante et permanente. Au-delà d’une certaine charge (approximativementla moitié de la résistance ultime à la compression), le béton se comportecomme un corps plastique. Après suppression de la charge, il subsiste unedéformation résiduelle permanente.

On admet que cette déformation due au fluage, qui se poursuit durant denombreux mois (voire années), est de l’ordre de trois fois la déformation ins-tantanée. Le fluage doit être pris en compte dans le dimensionnement.

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6.8.5 - La résistance mécanique

La résistance mécanique du béton est caractérisée par la valeur mesurée àvingt-huit jours.Elle dépend d’un certain nombre de paramètres, en particulier du type et dudosage en ciment, de la porosité du béton et du rapport E/C (rapport dudosage en eau au dosage en ciment).

Parmi les formules qui permettent de prévoir les résistances, celle de Féret est la plus connue :R = résistance,k = coefficient dépendant de la classe de ciment,

du type de granulats et du mode de mise en œuvre,C = dosage en ciment,E = dosage en eau,V = volume d’air subsistant.

Cette formule montre l’intérêt que présente la diminution de la quantité d’eaude gâchage et de l’air, ce qui réduit la porosité et par conséquent augmente larésistance.Les résistances mécaniques du béton sont contrôlées par des essais destructifsou non destructifs.

6.9 - Les Bétons à HautesPerformances

Les Bétons à Hautes Performances (BHP) se caractérisent par :• une résistance à la compression à 28 jours supérieure à 50 MPa sur cylindre,• un rapport Eau efficace / liant équivalent inférieur à 0,4.

Ces bétons possèdent de multiples performances :• des propriétés exceptionnelles à l’état frais,• des performances aux jeunes âges,• des résistances mécaniques importantes à long terme.

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R = k2C

C+E+ V( )


Mais les gains de résistance ne sont pas les seuls avantages de ces bétons quitirent leurs propriétés d’une forte réduction de leur porosité.Ils sont également plus résistants aux agents agressifs, aux phénomènes degel-dégel et, de façon générale, présentent une durabilité accrue. Les BHP per-mettent l’optimisation des structures, la réduction des frais d’entretien et demaintenance, la pérennité architecturale des ouvrages et l’augmentation deleur durabilité.Ils offrent aussi des résistances précoces élevées au béton, ce qui permetd’accélérer les cadences de fabrication en usine ou sur chantier.

6.9.1 - La formulation et les constituants

6.9.1.1 - La formulation

La recherche des hautes performances passe par la réduction de la porosité dubéton, c’est-à-dire de son pourcentage de vides. On cherchera donc à diminuerla porosité de la matrice cimentaire et à optimiser le squelette granulaire.

La limitation de la porosité implique essentiellement deux conditions :• une très faible teneur en eau, • une granulométrie comportant des éléments fins en quantité suffisante pour

remplir les espaces entre les plus gros granulats.

1ère voie : Défloculation des grains de ciments

L’emploi des superplastifiants permet une réduction de la teneur en eau dumélange à consistance égale (entraînant la suppression d’un volume importantd’eau nécessaire à l’hydratation du ciment). Les rapports E/C utilisés sont del’ordre de 0,35 au lieu de 0,45 à 0,50 pour un béton usuel (soit une réductionde la teneur en eau de plus de 30 %).Les superplastifiants s’opposent à la floculation des grains de ciment, ce quiaugmente leur réactivité, facteur de résistance à court terme.

2e voie : Optimisation du squelette granulaire

Les performances des BHP peuvent encore être optimisées par l’extension duspectre du mélange granulaire grâce à l’ajout de particules ultra fines. Lesultrafines les plus utilisées dans ce cas sont les fumées de silice. Les fumées

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de silice ont une action sur la granulométrie du mélange, en comblant lesmicrovides intergranulaires, mais présentent également une réactivité avec lachaux libre, liée à leur caractère pouzzolanique.Chaque classe granulaire est également adaptée afin d’obtenir un mélange àtrès haute compacité (les éléments fins remplissant les espaces entre les plusgros granulats).

La première voie peut être utilisée seule et permet déjà des gains de propriétéimportants (en terme de résistance mécanique, on peut ainsi atteindre desbétons de type C60/75). La seconde voie implique obligatoirement le recourssimultané à l’emploi de superplastifiants. Elle permet d’obtenir de nouveauxgains de performances.

6.9.1.2 - Les spécifications sur les constituants

• ciments : types CEM I ou CEM II ou CEM III, classes de résistanceconseillées 42,5 ou 52,5 selon la norme NF EN 197-1

• granulats : conformes à la norme NF EN 12620 : granulats pour bétons• additions : cendres volantes silico-alumineuses, laitiers de haut fourneau,

additions calcaires, additions siliceuses, éventuellement ultrafines (fuméesde silice : dosage 8 à 10 % du poids du ciment)

• adjuvants : plastifiants réducteur d’eau et superplastifiants haut réducteurd’eau conformes à la norme NF EN 934-2.

6.9.2 - Les propriétés des BHP

Le béton frais présente une grande ouvrabilité liée aux superplastifiants entrantdans sa composition. Cette caractéristique améliore l’aptitude au pompage etle maintien de la placticité du béton frais.Les BHP sont des bétons fluides avec un E/C très bas (0,30 à 0,35). Les valeursd’affaissement au cône sont supérieures à 150 mm dans la plupart des cas.

Pour le béton durci, la propriété fondamentale dont découle la plupart desautres, est sa faible porosité. Un béton courant présente une porosité de 12 à16 % ; pour un BHP, elle est inférieure à 10 % voire 5 %.

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La durabilité est améliorée du fait de l’abaissement de la porosité et de la per-méabilité. On constate, en particulier, une amélioration de la résistance auxagressions chimiques, qui se traduit par un comportement favorable en milieumarin ou en présence d’eaux agressives. La progression de la carbonatation enprofondeur est réduite, ce qui assure une meilleure protection des armatures.Les BHP présentent généralement une résistance au cycle de gel/dégel améliorée.L’ensemble des résistances mécaniques (compression, traction) est augmenté,alors que les déformations sous charges instantanées et surtout sous chargespermanentes sont diminuées.

Nota L’ouvrage de synthèse du Projet National BHP 2000 fournit de nombreusesdonnées détaillées sur les caractéristiques et les propriétés des BHP.

6.10 - Les Bétons Autoplaçants

Les bétons autoplaçants (BAP) sont des bétons trés fluides, homogènes etdont la consistance mesurée par l’essai d’étalement au cône d’Abrams estcompris généralement entre 600 et 750 mm, ce qui permet de les mettre enœuvre sans vibration.Ils présentent des résistances et des durabilités analogues voire supérieures àcelles des bétons traditionnels. Les diverses études menées ces dernièresannées ont confirmé leur compacité et leur faible perméabilité. Grâce à leurformulation, ils offrent des caractéristiques exceptionnelles d’écoulement etde remplissage des coffrages tout en résistant parfaitement à la ségrégation.Toutes la gamme de résistance des bétons traditionnels aux bétons à hautesperformances peut être obtenue avec des BAP.

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6.10.1 - La formulation des BAP

L’objectif de la formulation du BAP est d’obtenir un produit qui :- est très fluide et pompable,- ne ségrège pas,- est cohésif,- maintient la réhologie durant une heure et demie,- contribue à l’obtention de parements de qualité.

Le principe de formulation des BAP consiste à s’affranchir des risques deségrégation en optimisant la structure granulaire (sable et gravillon) du béton.Pour se faire, on favorise les courbes granulométriques continues et on dimi-nuera le diamètre maximal des granulats.

La thixotropie du matériau permet de combattre la ségrégation

6.10.2 - Le contrôle des BAP

Plusieurs essais ont été développés pour contrôler les bétons autoplaçants :- essai d’étalement au cône d’Abrams,- essai de stabilité au tamis de 5 mm,- essai de mobilité en milieu confiné (boîte en L).

6.10.3 - Le dimensionnement des ouvrages

Les bétons autoplaçants sont dimensionnés conformément aux règles de calculclassiques (BAEL et EUROCODE 2).

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6.10.4 - La mise en œuvre des bétons autoplaçants sur chantier

La mise en oeuvre des bétons autoplaçants nécessite d’adapter le matériel detransport et la mise en œuvre:- “chaussette” de Ø 80 à 100 mm sous les bennes au lieu de Ø 150 à 200 mm,- poussage du béton par le bas des coffrages,- fabrication : nécessité de malaxer les BAP plus longtemps que les bétons

traditionnels,- transport : limiter la charge de béton dans les camion-toupies,- forme de pente : limiter la pente à 2 %.

L’étanchéité du coffrage et des réservations est fondamentale, notamment enpied de banche. Il conviendra d’être particulièrement attentif sur la fixationdes mannequins et autres réservations et surtout sur la poussée exercée par lebéton sur les coffrages. Un soin particulier devra être apporté sur le dimen-sionnement et le lestage de ceux-ci.Une expérience grandeur nature a été réalisée en 1999 sur des coffrages degrande hauteur (H = 12 m) pour mesurer la poussée réelle du BAP.

6.11 - Les Bétons Fibrés à Ultra HautesPerformances

Les bétons fibrés à Ultra-Hautes Performances (BFUP) sont des matériaux àmatrice cimentaire renforcés par des fibres présentant des performancesexceptionnelles.Leurs formulations font appel à des adjuvants superplastifiants spécifiques,des granulats spécifiques, des particules ultra fines et des fibres (fibres métal-liques ou fibres organiques).La présence de fibres et les performances en traction permettent dans denombreuses applications de ne pas avoir besoin d’armatures passives.

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Ces bétons offrent des performances exceptionnelles :- très grande ouvrabilité,- résistances mécaniques en compression très élevées : 150 à 200 MPa, - très grande durabilité ce qui permet de les utiliser dans des environnements

très agressifs,- ductilité importante qui autorise une grande déformation avant rupture.

6.11.1 - Les principes de formulation des BFUP

L’obtention de résistances élevées et de faibles perméabilités aux agentsagressifs est obtenue par une réduction très importante de la porosité et plusprécisément du réseau des pores connectés, en jouant sur deux paramètres.

• Une teneur en eau extrêmement faible (rapport Eau/Ciment < 0,25) grâce àl’utilisation optimisée de superplastifiants qui défloculent les particules fineset permettent un meilleur empilement granulaire. D’une part, la quantitéd’eau nécessaire au remplissage des vides s’en trouve réduite, et d’autrepart, la surface spécifique des grains, donc, à terme, leur hydratation, estaccrue.

• Une compacité maximale, obtenue en utilisant des composants correspon-dant à plusieurs classes granulométriques.

Les ultra fines utilisées dans les BFUP sont généralement des fumées de silicequi se présentent sous forme de billes submicrométriques qui remplissent lesespaces intergranulaires, et qui réagissent avec la chaux issue de l’hydratationdu ciment. Elles participent activement à la résistance de l’ensemble et fermentle réseau des pores à la diffusion des ions et des gaz.

La taille et la quantité des plus gros grains des BFUP sont considérablementréduites. Le squelette granulaire y gagne en souplesse, ce qui réduit considé-rablement les effets de microfissuration liés au retrait.

Les fibres, composant clé des BFUP confèrent au matériau sa ductilité. Cesfibres, en acier à très haute résistance (> 2 000 MPa), ou organiques, ont unelongueur adaptée à la taille du plus gros grain et une section la plus faible possible pour garantir un bon ancrage.

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6.11.2 - La fabrication des BFUP

La préfabrication en usine est particulièrement adaptée à l’utilisation de cesmatériaux.

6.11.3 - Les caractéristiques mécaniques

Le tableau ci-dessous résume les résistances comparées obtenues sur BFUPavec et sans traitement thermique.

Caractéristiques A 28 jours sans A 3 jours après(MPa) traitement thermique traitement thermique

Résistance à la compression 180 220

Résistance à la flexion 3 points 36 40

Résistance à la traction directe 8 10

Module d’élasticité 60 000 55 000

6.11.4 - La durabilité des BFUP

Du fait de leur microstructure extrêmement dense, les BFUP présentent despropriétés de durabilité exceptionnelles, notamment dans les domaines sui-vants : résistance au gel-dégel, résistance aux sels de déverglaçage, résistanceà la carbonatation, résistance à la pénétration d’ions agressifs (chlorures, sul-fates, acides faibles), résistance à l’abrasion.

6.11.5 - Les domaines d’applications potentiels des BFUP

Les nombreuses qualités des BFUP permettent d’envisager leur utilisation dansdes applications jusque-là inaccessibles au matériau béton et réservées àd’autres matériaux.

Tableau n°11 : Caractéristiques mécaniques des BFUP


• Valorisation de la résistance des BFUPLe comportement mécanique du matériau permet de concevoir des ouvragesd’art particulièrement élancés et légers, notamment avec des concepts inno-vants tels que des structures en treillis.

• Valorisation de la durabilité des BFUPLes BFUP peuvent être utilisé dans des environnements particulièrementagressifs, alliant de fortes variations de température et d’humidité aux diversagents agressifs tels que des ions chlorures ou acides faibles.• Valorisation des qualités esthétiques des BFUPLa gamme des BFUP fluides permet d’obtenir des parements lisses, homogèneet très réguliers. L’utilisation de fibres organiques et de pigments minérauxpermet en outre d’utiliser une large plage de teintes pour la réalisation deparements esthétiques.

• Valorisation de la liberté de forme des BFUPL’absence d’armatures passives et les résistances élevées du matériau permettent de créer une grande variété de formes fines et complexes pour laconstruction de structures, de coques et même de sculptures.

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Chapitre7 Recommandationspour la durabilité des bétons

7.1 - Notion de durabilité des bétons et de durée de service des ouvrages

7.2 - Contexte normatif7.3 - Durabilité des bétons vis-à-vis des

eaux agressives7.4 - Durabilité des bétons soumis au gel

et aux sels de déverglaçage7.5 - Prévention contre les phénomènes

d’alcali-réaction7.6 - Prévention contre les phénomènes

de gonflement interne sulfatique7.7 - Durabilité des bétons en site maritime


7.1 - Notion de durabilitédes bétons et de durée de servicedes ouvrages

La durabilité d’un ouvrage caractérise sa capacité à conserver les fonctionsd’usage pour lesquelles il a été conçu (fonctionnement structurel, sécurité,confort des usagers) et à maintenir son niveau de fiabilité et son aspect, dansson environnement, avec des frais de maintenance et d’entretien aussi réduitsque possible (mise en service d’une maintenance préventive).

Un ouvrage doit résister aux charges auxquelles il est soumis, ainsi qu’auxactions diverses telles que le vent, la pluie, le froid, la chaleur, le milieuambiant… tout en conservant son esthétisme. Il doit satisfaire les besoins desutilisateurs au cours du temps.

La durabilité du maintien de ses fonctions doit être assortie d’une durée,temps minimal pour lequel l’ouvrage est conçu qui est appelé la DURÉE DESERVICE DE L’OUVRAGE.

Prescrire un béton durable nécessite d’apprécier, dès sa conception, l’ensembledes contraintes environnementales et les agressions potentielles qu’il aura àsubir pendant toute sa durée de service, de respecter et mettre en œuvre lesrecommandations en vigueur.

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Chapitre • Recommandations pour la durabilité des bétons7


* L’Annexe Nationale (NA) spécifie les dispositions complémentaires à la norme NF EN 206-1 à respecter en France.

Il est possible désormais de définir des objectifs de durabilité et de choisir avecprécision les caractéristiques du béton en fonction de l’agressivité du milieudans lequel se trouve l’ouvrage (à chaque classe d’exposition correspondantdes performances mécaniques minimales pour le béton) et d’optimiser sescaractéristiques afin de les adapter à la durée de service souhaitée. Les spéci-fications concernent la nature et le dosage minimal en ciment, la compacitéminimale, la valeur maximale du rapport Eau/Ciment, l’enrobage minimal et lateneur maximale en chlorures dans le béton.

La norme NF EN 206-1 et les normes relatives aux produits préfabriqués enbéton intègrent une nouvelle approche dite “performancielle”. Cette logiquede progrès vise l’optimisation des performances et la durabilité des bétons, enmettant à disposition du prescripteur une définition d’un ensemble de classesd’exposition pour prendre en compte l’environnement dans lequel se trouvel’ouvrage ainsi que les risques d’agressions et d’attaques auxquels il va êtreexposé pendant sa durée de service.

7.2 - Contexte normatifLa résistance du béton aux diverses conditions environnementales auxquellesil est soumis pendant la durée de service prévue de la structure est condition-née notamment par le respect de spécifications sur le béton.

Ces spécifications sont définies dans les principales normes de référencesuivantes :- la norme NF EN 206-1 et son annexe nationale qui s’appliquent aux bétons

de bâtiments et de structure de génie civil, qu’ils soient réalisés par un producteur de béton prêt à l’emploi ou un utilisateur de béton sur chantier ;

- les normes pour les produits préfabriqués en béton.

7.2.1 - Norme NF EN 206-1

La norme NF EN 206-1 (béton partie 1 : spécifications, performances, productionet conformité) et son annexe nationale* définit en plus des spécifications relativesau béton, les responsabilités du prescripteur (responsable de la spécification du béton) et du producteur (responsable de la conformité et du contrôle de laproduction).

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7.2.1.1 - Classe d’exposition des bétons

La prise en compte de l’environnement dans lequel va être situé l’ouvrage etles risques d’agressions et d’attaques auxquels il va être exposé pendant sadurée de service, va permettre d’optimiser les performances du béton et sadurabilité. Pour ce faire, on définit des classes d’exposition en fonction desactions dues à l’environnement auxquelles les bétons sont soumis.

Les conditions d’environnement sont regroupées dans la norme NF EN 206-1en 6 classes d’exposition, décomposées en sous-classes. Ces dernièresprennent notamment en compte l’humidité relative du milieu et les éventuelscycles d’humidification / séchage. A chacune des classes correspondent desspécifications sur la composition des bétons.

Classe XO : aucun risque de corrosion ou d’attaque ;Classe XC : corrosion induite par carbonatation ;Classe XD : corrosion induite par les chlorures ayant une origine autre que marine ;Classe XS : corrosion induite par les chlorures présents dans l’eau de mer ;Classe XF : attaque gel / dégel avec ou sans agent de déverglaçage ;Classe XA : attaques chimiques.

7.2.1.2 - Exigences spécifiées par la norme NF EN 206-1

La norme NF EN 206-1 spécifie les exigences applicables :- aux constituants du béton ;- aux propriétés du béton frais et durci et à leur vérification ;- aux limitations imposées à la composition du béton ;- à la spécification du béton ;- à la livraison du béton frais ;- aux procédures de contrôle de production ;- aux critères de conformité et à l’évaluation de la conformité.

7.2.1.3 - Exigences liées aux classes d’exposition

Les exigences propres à chaque classe d’exposition doivent être spécifiées entermes de :- type et classe de constituants permis ;- rapport maximal Eau / Ciment ;- dosage minimal en ciment (ou absorption d’eau maximale, utilisable pour les

produits structuraux préfabriqués) ;- résistance minimale à la compression du béton.

140



Et, dans certains cas :- teneur minimale en air du béton ou résistance à des essais de gel-dégel.

7.2.1.4 - Trois types de béton

La norme NF EN 206-1 décline trois types de béton prêt à l’emploi ou réalisésur chantier.

� Béton à Propriétés Spécifiées (BPS)

Béton pour lequel les propriétés requises et les caractéristiques supplémen-taires sont spécifiées par le prescripteur au producteur qui est responsable defournir un béton satisfaisant à ces exigences.

� Béton à Composition Prescrite (BCP)

Béton pour lequel la composition et les constituants à utiliser sont spécifiés auproducteur qui est responsable de fournir un béton respectant cette composi-tion.

� Béton à Composition Prescrite dans une norme

Béton dont la composition est définie dans une norme applicable là où lebéton est utilisé.

7.2.1.5 - Classification des bétons

� Classe de consistance du béton frais

La norme NF EN 206-1 définit pour les bétons à teneur en eau courante, 5 classes de consistance des bétons.

La mesure de l’affaissement est réalisée à l’aide du cône d’Abrams.

La consistance peut aussi être spécifiée par :- le temps VEBE (en s) ;- l’indice de serrage ;- le diamètre d’étalement (en mm).

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Classe S1 S2 S3 S4 S5

Affaissement (en mm) 10 à 40 50 à 90 100 à 150 160 à 210 ≥ 220

Tableau n°12 : classes de consistance des bétons


� Classes de résistance à la compression des bétons durcis

La résistance des bétons durcis à 28 jours peut être mesurée sur des éprou-vettes cylindriques ou cubiques, elle peut donc être définie par deux valeurs :- fck-cyl : résistance caractéristique (fractile 5 %) en compression du béton

déterminée par essais sur éprouvettes cylindriques :Ø = 150 mm - H = 300 mm, Ø = 160 mm - H = 320 mm, Ø = 110 mm - H = 220 mm.

- fck-cube : résistance caractéristique (fractile 5 %) en compression du bétondéterminée par essais sur éprouvettes cubiques (côté : 100 ou 150 mm).

La norme NF EN 206-1 propose deux familles de classes de résistance enfonction de la masse volumique du béton :- la classe de résistance à la compression des bétons de masse volumique

normale et des bétons lourds est désignée par la lettre C suivie des valeursfck-cyl et fck-cube.

- la classe de résistance des bétons légers est désignée par les lettres LCsuivies des valeurs fck-cyl et fck-cube.

Elle définit respectivement seize classes de résistance pour les bétons de massevolumique normale et les bétons lourds de C 8/10 à C 100/115 et quatorzeclasses pour les bétons légers de LC 8/9 à LC 80/88.

� Classes de masse volumique

La norme NF EN 206-1 couvre les bétons de masse volumique normale (2 000à 2 600 kg/m3), les bétons lourds (masse volumique supérieure à 2 600 kg/m3)et les bétons légers (masse volumique comprise entre 800 et 2 000 kg/m3).

� Classes de teneurs en chlorures

La norme NF EN 206-1 définit les teneurs maximales en ions chlorures dubéton à respecter en fonction de son type d’utilisation. Elle définit quatreclasses de teneur : Cl 1,0 / Cl 0,4 / Cl 0,2 / Cl 0,1. Une cinquième classe a étéintroduite dans l’annexe nationale de la norme NF EN 206-1 : la classe Cl 0,65.

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7.2.1.6 - Valeurs limites spécifiées pour les bétons

Les normes NF EN 206-1 définit des valeurs limites spécifiées relatives à lacomposition et aux propriétés du béton dans deux tableaux (NA.F.1 et NA.F.2).

Les tableaux NA.F.1 et NA.F.2 précisent en fonction de chaque classe d’expo-sition :- le rapport Eauefficace /Liant équivalent maximal ;- la classe de résistance minimale du béton ;- la teneur minimale en air.

Ils comportent d’autres exigences, en particulier sur les additions et la naturedes ciments à utiliser.

Le tableau NA.F.1 précise aussi la teneur minimale en liant équivalent.

Le tableau NA.F.2, applicable aux produits préfabriqués en béton en usine, précise l’absorption d’eau maximale.

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7.2.2 - Normes pour les produits préfabriqués en béton

7.2.2.1 - Nouvelles normes de produits européennes

Les normes européeennes harmonisées constituent le principal support pourle marquage CE. La famille des normes de produits préfabriqués en béton comprend : - pour de nombreux produits, des normes européennes harmonisées “auto-

portantes”, contenant en elles-mêmes toutes les spécifications nécessaires ;- pour les produits préfabriqués structuraux en béton, des normes euro-

péennes harmonisées qui s’appuient sur la norme NF EN 13369. Cettenorme précise et complète, pour les aspects concernant les produits préfa-biqués structuraux, la norme NF EN 206-1.

7.2.2.2 - Norme NF EN 13369

La norme NF EN 13369 : “Règles Communes pour les produits préfabriqués enbéton” est la norme de base pour toutes les normes de produits structuraux.Elle précise les exigences relatives aux constituants et au béton, ainsi que lesconditions générales d’application des EUROCODES pour le dimensionnementdes produits préfabriqués en béton. Les Règles Communes servent égalementde texte de référence pour les produits non couverts par des normes ou desAgréments Techniques Européens (ATE).

Elle reprend et applique, pour les aspects concernés, la norme NF EN 206-1.Pour les produits structuraux préfabriqués, les normes de produits, les normesNF EN 13369 et NF EN 206-1, ainsi que les EUROCODES, constituent donc unensemble cohérent. Leur respect à chaque étape de la réalisation des produitspréfabriqués permet de réaliser des éléments performants, fiables et durables.

Comme les normes spécifient complètement les exigences relatives au produitfini prêt à être mis en œuvre, la seule référence à la norme du produit suffitpour la passation des marchés. Si le marché fait référence à la norme NF EN206-1, la conformité des produits en béton aux normes européennes corres-pondantes (norme de produits ou en l’absence norme NF EN 13369) vautdonc satisfaction à la norme NF EN 206-1.

Lorsque les produits en béton préfabriqués sont couverts par une norme deproduit fixant des exigences de durabilité spécifiques alors seules celles-cis’appliquent. Dans les autres cas, il est possible d’utiliser les spécifications

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relatives à la composition et aux performances du béton définies dans lanorme NF EN 13369.

Celles-ci concernent notamment :- le type et les classes de constituants ;- le rapport maximal Eau efficace / Liant équivalent ;- le dosage minimal en liant équivalent ou l’absorption d’eau maximale ;- et la résistance minimale à la compression du béton.

Ces spécifications sont définies dans deux tableaux (NA.F.1 et NA.F.2) com-muns aux normes NF EN 206-1 et NF EN 13369. L’industriel a la possibilitéd’utiliser au choix les exigences de l’un ou l’autre des deux tableaux.

Les spécifications du tableau NA.F.2 reposent sur une approche performan-tielle de la durabilité qui permet de prendre en compte l’ensemble des facteursliés aux formules de béton et aux procédés de fabrication.

La norme NF EN 13369 fixe, pour la mise en tension et en précontrainte, lescontraintes de tension initiale, la précision, la rentrée des fils de précontrainteet la résistance minimale du béton. Ces exigences visent à garantir les niveauxde précontrainte définis et à éviter les fissures incontrôlées, l’éclatement dubéton ou les déformations excessives des produits.

7.3 - Durabilité des bétonsvis-à-vis des eauxagressives

Un ouvrage peut être soumis à de multiples agressionsengendrées par l’action des sels ou des gaz en solu-tion dans l’eau (eaux souterraines, eau de mer, pluie,etc.). Les milieux les plus agressifs sont soit acides,soit salins (chlorures, nitrates, et surtout sulfates desodium, de calcium ou de magnésium).

Malgré la complexité des réactions chimiques généréespar les eaux agressives, l’application de quelques prin-cipes de prévention élémentaires respectés au niveaude la formulation du béton (formulation adaptée,dosage adéquat, faible E/C, béton compact et peu perméable), de la conception de l’ouvrage et lors de sa

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réalisation (vibration, cure) permettent d’obtenir des bétons résistants dura-blement dans les milieux agressifs.

Le fascicule de documentation P 18-011 (bétons : classification des environ-nements agressifs - juin 1992) fournit des recommandations complémentairesaux exigences de la norme NF EN 206-1 pour les bétons soumis à des envi-ronnements chimiques agressifs. Il recommande en particulier des mesurespréventives pour la formulation des bétons (type de ciment, dosage minimalen ciment, valeur maximale du rapport E/C) afin d’assurer leur durabilité.

Il définit des mesures de protection pour les ouvrages en fonction des conditionsenvironnementales agressives auxquelles ils sont soumis.

7.4 - Durabilité des bétonssoumis au gel et auxsels de déverglaçage

Les ouvrages en béton peuvent être soumis à une alternance de cycles répétésde phases de gel et de dégel. Le risque de désordres potentiels et d’autant plusélevé que le degré de saturation en eau du béton est important. C’est le casnotamment des parties d’ouvrages non protégées des intempéries et encontact direct avec les rejaillissements de saumure.

Les dégradations occasionnées par le gel peuvent être de deux types :- une microfissuration répartie dans la masse du béton (feuilletage parallèle

aux parois), provoquée par un mécanisme de gel interne ;- un délitage de la zone superficielle (dégradation superficielle), appelé

écaillage, sous l’effet conjugué des cycles de gel-dégel et des sels de déver-glaçage.

Les dégradations de gel interne ne se produisent pas lorsqu’il existe dans lebéton un réseau de petites bulles d’air, dense et homogène, permettant ledéplacement de l’eau ou lorsque la quantité d’eau gelable est suffisammentfaible (c’est le cas de certains BHP qui ont une compacité très élevée).

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147

Les recommandations de niveau national relatives à la prévention contre lesmécanismes développés par le gel font l’objet d’un guide technique édité parle LCPC en décembre 2003 intitulé “Recommandations pour la durabilitédes bétons durcis soumis au gel”. Ce document fixe les recommandationsspécifiques à l’élaboration des bétons traditionnels, des bétons à hautes performances et des bétons à technologie spécifique : béton à démoulageimmédiat (bétons fabriqués en usine de préfabrication avec ou sans entraîneurd’air), bétons moulés sur site avec une machine à coffrage glissant, bétonsprojetés.

Les recommandations concernent les bétons réalisés sur chantier, en usines depréfabrication et en centrales de béton prêt à l’emploi pour les ouvrages relevant du domaine du GÉNIE CIVIL et soumis au GEL PUR ou au GEL PUR enprésence de SELS de DÉVERGLAÇAGE. Elles s’adressent à des ouvrages pourlesquels les durées de service sont élevées (100 ans) et sont mentionnées enréférence dans le fascicule 65.

Nota Les produits préfabriqués disposant d’une certification intégrant les risquesliés au gel-dégel ne sont pas concernés par ces recommandations.

Elles s’appuient pour les granulats sur les normes NF EN 12620 et XP P 18-545ainsi que sur la norme NF EN 1367-1 pour la sensibilité au gel.

Elles tiennent compte de l’évolution des constituants des bétons (ciments,adjuvants, etc.) et définissent les essais à mettre en œuvre ainsi que les carac-téristiques à exiger sur le béton durci pour satisfaire la durabilité aux cycles gel-dégel en présence ou non de sels de déverglaçage.


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Les principes de prévention concernent tous les paramètres de formulation,les conditions environnementales et les conditions de fabrication et de miseen œuvre du béton (temps de transport, vibration, talochage, cure, etc.).

� Niveaux de gel

La sévérité potentielle des dégradations dépend du nombre de cycles de gel-dégel et de la température minimale atteinte, de la vitesse de chute de la tem-pérature et de la durée du gel (maintien prolongé du béton à de bassestempératures). Pour prendre en compte simplement ces paramètres, troisniveaux de gel sont définis dans le fascicule 65 et la norme NF EN 206-1 quidonne la carte des zones de gel en France :- gel faible : moins de 3 jours par an avec une température < - 5 °C ;- gel sévère : plus de 10 jours par an avec une température < - 10 °C ;- gel modéré : dans les autres cas.

� Niveaux de salage

Les niveaux de salage sont définis par référence à la carte des zones de rigueurhivernale Hi (SETRA de novembre 1994 “Aide à l’élaboration du dossier d’organisation de la viabilité hivernale”).

n = nombre de jours de salagesalage peu fréquent n < 10 H1salage fréquent 10 < n < 30 H2salage très fréquent n > 30 H3

NotaLe marché doit précisertoutes les données carac-térisant l’environnementdans lequel sont situéesles parties de l’ouvrageainsi que les classes d’ex-position.


� Classes d’exposition concernées

Quatre “sous-classes” d’exposition définies dans la Norme NF EN 206-1concernent les bétons soumis à l’action du gel et/ou aux sels de déverglaçage.XF1 : saturation modérée en eau sans agent de déverglaçageXF2 : saturation modérée en eau avec agents de déverglaçageXF3 : forte saturation en eau, sans agent de déverglaçageXF4 : forte saturation en eau, avec agents de déverglaçage

� Degrés de saturation en eau du béton

La norme NF EN 206-1 distingue deux degrés de saturation en eau du béton :• forte saturation en eau :

- surfaces horizontales exposées à la pluie et au gel avec ou sans sel dedéverglaçage ;

- surfaces verticales exposées au gel et directement soumises aux projections des sels de déverglaçage.

• Saturation en eau modérée :- surfaces verticales de béton exposées à la pluie, au gel ainsi qu’au gel

et à l’air véhiculant des sels de déverglaçage ou des brouillards salins.

� Types d’ouvrages concernés

Les principes de prévention s’appliquent à tous les ouvrages non protégés desintempéries ou au contact avec l’eau ou les rejaillissements de saumure etsoumis à deux types d’exposition spécifiques : le gel pur ou le gel pur en présence de sels de déverglaçage.

Pour les ouvrages d’art, ils concernent plus particulièrement les appuis (piles,chevêtres, piédroits et culées) soumis à des projections d’eau chargées de selsde déverglaçage et tous les éléments de superstructures (longrines de scelle-ment des joints de chaussées et des dispositifs de sécurité, corniches, contre-corniches, bordures de trottoirs, caniveaux, etc.).

Selon le niveau de gel auquel est soumis l’ouvrage, le degré de saturation dubéton et le niveau de salage, on distingue quatre types de bétons.

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Sans agents Avec agent de déverglaçage de déverglaçage

Gel faible ou modéré XF1 XF2

Gel sévère XF3 XF4

Tableau n°13 : corrélation entre niveaux de gel et classes d’exposition


Seuls les bétons G et G + S font l’objet de prescriptions particulières.

Le guide technique du LCPC donne toutes les informations utiles pour obtenirdes bétons résistants au gel, que ce soient des bétons traditionnels ou desbétons à hautes performances. Elles concernent la formulation, les spécifica-tions sur les constituants, les spécifications exigées sur le béton durci ainsi quela fabrication, la mise en œuvre et les dispositions constructives.

Il convient de s’y référer pour toute précision.

Les recommandations précisent des possibilités de dérogation aux spécifica-tions sur les granulats et au seuil du facteur d’espacement.

Le guide technique consacre aussi un chapitre spécifique aux modalités deréalisations des épreuves d’étude et de convenance, et donne des bases pourla mise en place d’un plan de contrôle de la qualité des bétons.

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Type de salageType de gel

Modéré Sévère

Peu fréquent Béton adapté* Béton G

Béton adapté* avec :Fréquent teneur en air minimale = 4 % Béton G + S

ou essais de performance

Très fréquent Béton G + S Béton G + S

Tableau n°14 : choix du type de bétons

* Béton adapté : béton conforme à la norme NF EN 206-1 et possédant une bonne compacité.


7.5 - Prévention contre lesphénomènes d’alcali-réaction

Le phénomène d’alcali-réaction résulte de l’action des alcalins solubles (oxydede sodium Na2O et oxyde de potassium k2O) du béton sur une certaine formede silice réactive, en présence d’eau. Il correspond à un ensemble de réactionschimiques complexes qui peuvent se déclencher entre certaines phases miné-rales contenues dans les granulats et la solution interstitielle fortement basiquedu béton, lorsque plusieurs conditions sont réunies simultanément : présenced’une forme de silice des granulats dite “potentiellement réactive”, des alca-lins du béton et de l’eau en quantité suffisante.

Trois conditions sont donc nécessaires pour amorcer et entretenir les réactionsde ce phénomène exceptionnel : il faut que simultanément, l’environnementsoit fortement humide, la teneur en alcalins solubles dans la solution intersti-tielle soit élevée et dépasse un seuil critique, et qu’il existe dans le béton de lasilice réactive en quantité suffisante (rapportée pas des granulats potentielle-ment réactifs).

7.5.1 - Document de référence

Les recommandations relatives à la prévention contre les phénomènes d’alcali-réaction font l’objet d’un fascicule édité par le LCPC en juin 1994 intitulé :Recommandations pour les préventions des désordres dûs à l’alcali-réaction.

7.5.2. Principe de prévention

Le principe de la démarche préventive consiste à ne pas se retrouver dans unesituation dans laquelle sont présentes simultanément les trois conditionsnécessaires à l’amorçage de la réaction. Il convient donc d’éviter la conjonctiondes trois facteurs : EAU (condition d’humidité relative supérieure à 80-85 %) /ALCALINS (concentration en alcalins solubles élevée dans la solution intersti-tielle) / SILICE REACTIVE (présence de granulats réactifs).

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La méthode de prévention se décline en deux étapes. Elle consiste en fonctionde l’environnement et du type d’ouvrage à déterminer le niveau de préventionà atteindre, puis à vérifier que la formulation prévue pour le béton est satisfai-sante en appliquant les recommandations adaptées.

TYPES D’OUVRAGES

CLASSES D’EXPOSITION

NIVEAUX DE PRÉVENTION :

Le niveau de prévention à envisager est le niveau B pour la majorité desouvrages d’art et C pour les ouvrages d’art exceptionnels.

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Classe d’expositionTypes d’ouvrages

1 2 3 4

I A A A A

II A B B B

III C C C C

Tableau n°17 : niveaux de prévention

Types d’ouvrages Niveau de risque Exemples d’ouvrages

I Risques d’apparition des désordres Éléments non porteursfaibles ou acceptables

II Risques d’apparition de désordres La plupart des ouvragespeu tolérables de génie civil

III Risques d’apparition de désordres Ponts ou viaducsinacceptables exceptionnels

Tableau n°15 : types d’ouvrages

Classe Environnement

1 Sec ou peu humide (hygrométrie inférieure à 80 %)

2 Hygrométrie supérieure à 80 % ou en contact avec l’eau

3 Hygrométrie supérieure à 80 % et avec gel et fondants

4 Marin

Tableau n°16 : classes d’exposition


RECOMMANDATIONS

Niveau A : pas de spécifications particulières.

Niveau B : six possibilités d’acceptation de la formule béton*.

Niveau C : granulats non réactifs (granulats PRP sous conditions**).

La mise en place d’un ensemble cohérent de recommandations de préventiona enrayé, depuis plus de 10 ans, toute manifestation du phénomène.

Le phénomène d’alcali-réaction est, depuis plusieurs années, parfaitement maî-trisé. Il est maintenant possible de prévenir tout risque d’alcali-réaction dans lesbétons et éviter ainsi tout désordre.

7.6 - Prévention contre les phénomènes de gonflement internesulfatique

L’ettringite est un hydrate contenant des sulfates dont les propriétés de gon-flement sont connues depuis plus d’un siècle. Des précautions particulièressont donc prises lorsqu’un béton est exposé à un environnement riche en sulfate, notamment vis-à-vis des caractéristiques du ciment.

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* Il convient de répondre au moins une fois positivement à l’une des 6 questions :- l’étude du dossier granulats montre-t-elle que les granulats sont non-réactifs ?- la formulation satisfait-elle à un critère analytique (bilan des alcalins satisfaisant) ?- la formulation satisfait-elle à un critère de performance ?- la formulation présente-t-elle des références d’emplois suffisamment convaincantes ?- le béton contient-il des additions minérales inhibitrices en proportions suffisantes ?- les conditions particulières aux granulats PRP sont-elles satisfaisantes ?

** Utilisation recommandée de granulats non réactifs (NR), granulats potentiellement réactifs à effet depessimum (PRP) éventuellement autorisés sous réserve que les conditions particulières à leur emploisoient satisfaites, sur la base d’un essai de performance.


Mais dans certains cas rares, la formation différée d’ettringite peut avoir lieusans apport d’ions sulfate externes. Ces réactions sont susceptibles de pro-voquer une expansion du béton durci. Les dégradations qui peuvent en résulterse manifestent par des fissures en surface qui apparaissent après plusieursannées d’exposition à des conditions sévères caractérisées par une fortehumidité. Ce phénomène rare peut se rencontrer, seulement dans des envi-ronnements humides, dans des pièces massives de ponts en béton couléesen place et également sur des pièces de béton ayant subi un traitement ther-mique inadapté. Il n’y a pas de symptômes spécifiques à la formation différéed’ettringite expansive car d’autres pathologies peuvent présenter les mêmessymptômes en particulier les phénomènes d’alcali-réaction. Les cas destructures concernées par cette pathologie sont peu nombreux. L’origine du gonflement et la nature des paramètres impliqués ont fait l’objet de nombreuses études. La principale difficulté réside dans la complexité dumécanisme de gonflement et du nombre important de paramètres impliqués.

Il n’y a pas, à ce jour, de document synthétisant les recommandations à mettreen œuvre pour éviter les phénomènes de gonflement interne sulfatique (ou deformation différée d’ettringite).

De nombreuses recherches sont en cours, aussi bien au sein du réseau deslaboratoires de l’équipement, que dans les centres de recherches de l’IndustrieCimentière. Ces études visent à mettre au point et valider des principes deprévention à mettre en œuvre. Un groupe de travail piloté par des experts duLCPC s’est constitué pour rédiger un guide de recommandations pour se pré-munir contre le développement de réactions sulfatiques internes.

Les experts du LCPC en partenariat avec ceux de l’ATILH et du CERIB ont misau point un test de performance accéléré sur béton permettant d’évaluer ladurabilité des couples “formule de béton et cycle thermique” vis-à-vis de laformation d’ettringite différée, qui soit représentatif des phénomènes observésdans des cas réels et adaptés aux conditions d’exécution.

Cet essai permet de valider une formulation de béton et de déterminer saréactivité potentielle à la formation de gonflement interne sulfatique et lescombinaisons de paramètres admissibles pour éviter le phénomène.

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7.7 - Durabilité des bétonsen site maritime

Un béton exposé en site maritime peut être l’objet de plusieurs types d’agressions :- agressions mécaniques dues à l’action des vagues et des marrées, abrasion

due aux chocs des matériaux flottants et érosion due aux effets des vagues ;- agressions chimiques dues à l’action des chlorures présents dans l’eau de

mer et des sulfates ;- agressions climatiques dues aux variations de température et éventuellement

à des phénomènes de gel-dégel.

Les structures situées en site maritime sont exposées à trois types de confi-gurations. Selon les variations du niveau de la mer, elles peuvent être :- continuellement immergées (béton situé sous le niveau de la mer à marée

basse), les bétons situés dans cette zone sont rarement l’objet de dégrada-tions importantes ;

- continuellement émergées et soumises aux embruns et brouillards marinscontenant des chlorures, les bétons situés dans cette zone peuvent subir delégères agressions ;

- alternativement émergées ou immergées en fonction du niveau de la mer(zones de marnage déterminées par les niveaux de marée haute et basse) ousoumises aux éclaboussures provoquées par les vagues, les bétons situésdans cette zone sont les plus agressés.

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Le fascicule de documentation P 18-011 (juin 1992) fournit des recomman-dations complémentaires aux exigences de la norme NF EN 206-1 pour lesbétons soumis à l’action de l’eau de mer et précise le mode d’action de l’eausur le béton.

Il recommande des mesures préventives pour la formulation des bétons enmilieux marins (dosage minimal en ciment, type de ciment, valeur maximaledu rapport E/C).

Les principes de prévention à mettre en œuvre visent à réaliser un bétoncompact et peu perméable (rapport E/C relativement faible et optimisation dusquelette granulaire), à formuler le béton avec un ciment adapté (ciment àcaractéristiques complémentaires Prise Mer (PM) ou à base de laitier), à respecter les valeurs d’enrobage des armatures et à soigner la mise en œuvredu béton et sa cure.

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Chapitre8 Les équipements des ponts

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8.1 - Étanchéité

8.2 - Couches de roulement

8.3 - Joints de chaussées

8.4 - Dispositifs de retenue

8.5 - Corniches

8.6 - Appareils d’appui

8.7 - Dispositifs d’évacuation des eaux

8.8 - Dispositifs de dilatation de la voie ferroviaire

8.9 - Dispositifs d’abouts de tablier ferroviaire

8.10 - Dispositifs de visite

8.11 - Dalles de transition

8.12 - Écrans acoustiques

8.13 - Grilles centrales

8.14 - Canalisations de services publics

8.15 - Équipements électriques pour ouvragesferroviaires

8.16 - Écrans-garde ballast


Les “Équipements des Ponts” désignent un ensemble de dispositifs très diversqui complètent la structure et qui permettent d’assurer en particulier :- le fonctionnement de la structure : appareils d’appui et joints de chaussées ;- la pérennité de la structure : étanchéité de l’ouvrage, corniches, perrés et

évacuation des eaux ;- la sécurité des usagers (piétons et véhicules) : dispositifs de retenue (garde-

corps, glissières, barrières) et bordures de trottoirs ;- le confort des usagers et/ou des riverains : joints de chaussées, dalles de

transition, écrans acoustiques ;- l’entretien et l’accessibilité des ouvrages : escaliers sur les perrés, échelles,

portes et passerelles, etc., qui permettent de visiter, d’inspecter ou d’assurerl’entretien des ouvrages.

Ils complètent la structure elle-même afin que l’ouvrage puisse être utilisablepar l’usager. En outre, certains d’entre eux ont une forte influence sur l’esthé-tique du pont car ils sont placés en rive (corniches, barrières, garde-corps,etc.).

Les équipements sont en général fortement sollicités (usure accidentelle,environnement agressif, trafics, conditions climatiques...). Ils nécessitent uneinspection, un entretien ou un remplacement régulier au cours de la durée deservice de l’ouvrage. Ils doivent donc être conçus pour être entretenus ouchangés facilement. Ils sont constitués de matériaux de natures très diverses(béton, acier, bitume...) et sont en général mis en œuvre par des entreprisesspécialisées.

Si leur coût à la construction de l’ouvrage reste limité à 10 à 15 % du coût total,ils représentent plus du tiers des crédits consacrés à l’entretien des ouvragesd’art.

NotaLa majorité des équipements fait l’objet de guides techniques ou de docu-ments type (avis technique...) qui complètent les textes réglementaires(fascicules du CCTG ou circulaires...) et précisent l’ensemble des para-mètres nécessaires à leur dimensionnement et les dispositions constructivesà mettre en œuvre pour leur installation.

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Chapitre • Les équipements des ponts8


8.1 - ÉtanchéitéLe système d’étanchéité des tabliers a pour objectif de protéger la structurebéton des diverses agressions générées par les eaux pluviales (contenant desproduits agressifs : sels de déverglaçage) circulant sur l’ouvrage et des cycleséventuels de gel-dégel. Il permet d’éviter la pénétration d’agents chimiquesagressifs et la corrosion des armatures du béton du tablier et donc de garantirla durée du service de l’ouvrage.

Il est mis en place sur la totalité de la surface horizontale du tablier (chaussée,trottoirs). Il est raccordé aux points singuliers (pénétrations, avaloirs, joints dechaussées, etc.).

Sa mise en œuvre nécessite une préparation initiale soigneuse du support.

Il existe plusieurs systèmes d’étanchéité qui font l’objet d’avis techniques délivrés par le SETRA (pour les ponts routiers) ou d’agréments délivrés par laSNCF (pour les ponts ferroviaires) :

� l’asphalte bicouche

Le complexe comprend :- une couche d’accrochage à base d’enduit d’imprégnation à froid ;- une couche de semi-indépendance (papier kraft ou résille de verre) ;- une couche de mastic d’asphalte (composé de poudre d’asphalte et de

bitume) d’épaisseur 8 mm ;- une couche de protection en asphalte gravillonné de l’ordre de 25 mm d’épaisseur.

Ce système n’est pas adhérent au support béton.

Il existe aussi des procédés brevetés à base d’asphalte monocouche modifiépar des polymères sur primaire bouche pore.

� les films minces adhérents au support

Le système est composé d’un film mince (2 à 3 mm d’épaisseur) obtenu parréaction chimique entre une base et un durcisseur, et constitué en général depolyuréthannes ou d’époxy-polyuréthannes.

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� les feuilles préfabriquées

Les feuilles d’étanchéité manufacturées en usine, livrées en rouleaux sont àbase, en général, de bitume modifié (bitume élastomère) associé à une arma-ture (non tissé). Elles sont soudées en pleine adhérence sur le support, surlequel est préalablement répandu un enduit d’imprégnation à froid à base debitume polymère ou de bitume polyuréthanne, par fusion partielle du bitumede la feuille.

� les feuilles préfabriquées recevant une couche complémentaire en asphalte

Ces feuilles ont une formulation adaptée pour recevoir 25 mm environ d’asphaltegravillonné.

� les procédés par Moyens à Haute Cadence (MHC)

Il s’agit de procédés à base de bitume fortement modifié par des polymèreset mis en œuvre par des moyens routiers à grandes cadences.

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Sur les ouvrages d’art courants, les procédés les plus utilisés sont les procé-dés asphalte, les feuilles préfabriquées monocouches ou recouvertes d’as-phalte. Les films minces adhérents au support sont surtout réservés à deszones contournées comme les trottoirs, les caniveaux de corniches, caniveauxetc. Les procédés par moyen à haute cadence sont adaptés aux grandsouvrages.

Les procédés d’étanchéité pour les ponts routiers font l’objet d’une procédured’avis technique.

AVIS TECHNIQUE

NotaLes complexes d’étanchéité destinés aux ouvrages ferroviaires sont définisdans le livret 2.43 de la SNCF.

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Un Avis Technique est un document d’information destiné à fournir aux divers intervenants (Maîtres d’Ouvrage, Maîtres d’Œuvre et

entreprises) une opinion autorisée sur le comportement prévisible des produits, procédés et matériels concernés, ce qui leur permet

de prendre leur décision en pleine connaissance de cause.

Un Avis Technique donne :- une description du produit avec sa constitution ;

- une évaluation de l’aptitude du produit à son usage faite par rapport à un référentiel commun comprenant

des essais de caractérisation et d’aptitude à l’usage ;- une garantie sur la composition du produit

et sa qualité de fabrication.

L'Avis est établi au sein d’une Commission regroupant des experts(Administration, Maîtres d’Ouvrage et professionnels) et est formulé

sur la base des critères de performances et d’exigences définis dans le référentiel technique qui est basé sur le fascicule 67, titre I.


8.2 - Couches de roulementLes couches de roulement mises en œuvre sur les tabliers d’ouvrages d’artroutiers ou autoroutiers sont similaires, surtout dans le cas des ouvrages d’artcourants, à celles utilisées sur chaussées courantes. Elles doivent offrir un bonuni, des caractéristiques antidérapantes adaptées et présenter une adhérencepérenne avec le système d’étanchéité. Leur épaisseur est de l’ordre de 7 à 12 cm, en fonction des formulations et du trafic.

8.3 - Joints de chausséesLes joints de chaussées permettent d’assurer la transition entre le tablier et leschaussées adjacentes à l’ouvrage ou entre deux ouvrages discontinus, en rem-plissant les conditions suivantes :- assurer la liberté de mouvement du pont ;- donner une continuité de la surface de roulement ;- ne pas être une source de bruit et de vibration ;- avoir une bonne étanchéité ou une bonne évacuation des eaux.

Il existe quatre principales familles de joints de chaussées utilisées en France* :- les joints non apparents sous revêtement normal ou amélioré ;- les joints à pont souple appuyé ou en bande ;- les joints à pont en porte à faux, à peigne ;- les joints à lèvres, avec remplissage du vide par un matériau assurant l’étan-

chéité.


* La description des familles et leur nombre ont été révisés par un groupe de travail européen en vu d’établir des Agréments Techniques Européens.

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Les paramètres déterminant pour le choix d’un modèle de joint sont : le“souffle” et le trafic.

On appelle “souffle” d’un joint le déplacement relatif maximal prévisible desdeux éléments en regard, mesuré entre leurs deux positions extrêmes (et nonpar rapport à la position moyenne ou de réglage).

Le modèle de joint devra satisfaire aux trois degrés de liberté correspondantaux trois directions du déplacement relatif des deux éléments par rapport àl’axe de la voie.

La composante longitudinale est, en général, la plus importante. Elle repré-sente les mouvements de contraction et d’extension réversibles ou non de lastructure (température, retrait, etc.).

La composante transversale apparaît dans le cas d’ouvrages courbes ou biaiset elle est la conséquence d’une déformation particulière du tablier (sous l’ac-tion de la température surtout) et de l’effet du trafic (force centrifuge et frei-nage).

La composante verticale bien que souvent de valeur faible, n’est pas négli-geable. Elle résulte de mouvements de rotation d’about.

Le joint de chaussées est dimensionné pour supporter les essieux des véhi-cules amenés à circuler sur l’ouvrage selon les règles définies par lesEurocodes.

Le choix du joint de chaussée adapté à l’ouvrage doit tenir compte en particu-lier de ses performances techniques (capacité de souffle, possibilité de biais,résistance à la fatigue, comportement sous trafic), de ses performances enterme d’étanchéité et de confort pour l’usager (vibration, bruit), et de sa facilitéd’entretien, de maintenance ou de remplacement éventuel.

Les joints de chaussée font l’objet d’avis techniques qui donnent une appré-ciation sur la durabilité et la satisfaction aux critères d’appréciation. Ces avissont préparés par une commission, selon le même principe que pour lessystèmes d’étanchéité.

163


8.4 - Dispositifs de retenueLes ponts sont équipés de dispositifs de retenue qui permettent d’assurer lasécurité des piétons, des usagers et des véhicules circulant sur l’ouvrage.

Ces dispositifs peuvent être :- des garde-corps pour les piétons,- des barrières de niveau N (parfois dénommés glissières) pour les véhicules

légers,- des barrières de niveau H pour les cars et les poids lourds,

Ces dispositifs sont définis dans le guide technique G.C. du SETRA.

Les dispositifs de retenue pour les véhicules doivent être homologués pourpouvoir être utilisés.

L’homologation est délivrée à partir d’essais de choc en vraie grandeur exécu-tés au laboratoire du LIER (Laboratoire INRETS* Equipements Routiers ) selonla norme NF EN 1317 1-2. Cette procédure d’homologation devrait être, trèsprochainement, remplacée par la certification sur la base d’un marquage CE.

164


to

es

* Institut National de Recherche et d’Etudes des Transports et de la Sécurité


8.5 - CornichesLes corniches ont pour rôle :

� d’améliorer l’aspect de l’ouvrage en :- éloignant l’eau et les souillures ;- rattrapant les irrégularités éventuelles de la structure porteuse provenant

de sa conception et de son mode d’exécution ;- jouant sur la forme, les couleurs et les proportions de la corniche. De ce fait,

c’est un équipement très sensible car il participe à l’aspect architectural del’ouvrage et constitue un facteur essentiel de sa perception visuelle ; de labonne conception et réalisation de la corniche découleront bien souvent laréussite esthétique ou non du pont.

� d’assurer des fonctions secondaires telles que : support au relevé d’étan-chéité, butée de trottoir, scellement du garde-corps, etc. Ces fonctionspourraient parfaitement être assurées par des éléments de la structure etc’est souvent le cas dans certaines conceptions actuelles de corniche.

Les corniches peuvent être :

� coulées en place en même temps que le tablier ou après sa réalisation ;

� en éléments préfabriqués (en béton armé, en alliage d’aluminium, en polyester armé de fibres de verre, en acier inoxydable...).

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Figure n°35 : Exemples de profils types de corniches

166


Couche de roulement Garde-corps

Corniche préfabriquée

Tablier béton

Contre-corniches

Étanchéité

BorduresCanalisation


8.6 - Appareils d’appuiLes appareils d’appui sont des éléments de structure qui assurent la liaisonentre le tablier et les appuis (piles et culées) et ils ont pour fonction de trans-mettre les efforts entre un élément et son support tout en autorisant certainsdegrés de liberté.

On distingue trois types d’appareils d’appui :- fixes

Ils permettent les rotations sur appui autour d’au moins un axe, mais ne permettent pas les déplacements ;

- mobiles unidirectionnelsIls permettent les rotations sur appui et les déplacements dans une seuledirection déterminée ;

- mobiles multidirectionnelsIls permettent les rotations sur appui et les déplacements dans toutes lesdirections dans un plan.

Les appareils d’appui les plus utilisés sur les ponts courants sont les appareilsen élastomère fretté. Ils sont constitués d’un empilage de feuillets d’élasto-mère (néoprène d’épaisseur de 8 à 16 mm) associés par vulcanisation à desfrettes en acier doux. Ce système de frettage leur permet de résister à des tauxde compression très élevés.

Ils sont dimensionnés en limitant les contraintes de cisaillement apparaissantdans l’élastomère au niveau des plans de frettage.

Il est indispensable, lors de la conception des appuis et du tablier, de prévoirles dispositions nécessaires pour remplacer, régulièrement, les appareils d’ap-pui au cours de la durée de service de l’ouvrage (en particulier l’emplacementpour positionner les vérins permettant le relevage du tablier).

8.7 - Dispositifs d’évacuationdes eaux

Ces dispositifs sont destinés à assurer l’écoulement et l’évacuation des eauxpluviales sur le tablier. Ils permettent une protection du tablier contre les infil-trations dans la couche de roulement et une évacuation rapide de l’eau sur letablier, afin d’éviter tout risque d’inondation de la chaussée.

167


En outre, la stagnation d’eau doit être évitéepour des raisons de sécurité à l’usager(risque d’aquaplaning ou de verglas enhiver). Ils doivent pouvoir être visités etentretenus facilement. Ils doivent être adap-tés en fonction de la surface et des penteslongitudinales et transversales de l’extradosdu tablier.

Des caniveaux en béton préfabriqués, asso-ciés à des bordures de trottoir sont généra-lement disposés de part et d’autre de lacouche de roulement.

Des descentes d’eau constituées d’élémentsen béton préfabriqués équipent les talus desremblais des passages supérieurs.

8.8 - Dispositifs de dilatationde la voie ferroviaire

Des appareils de dilatation de la voie ferroviaire peuvent être nécessaires aux abords immédiats des tabliers, en fonction de la nature de la voie et de lalongueur dilatable des tabliers.

Dans le cas de voie sur ballast et d’utilisation de longs rails soudés (LRS), sila longueur dilatable du tablier en béton est inférieure à 90 m, l’appareil dedilatation n’est pas nécessaire (l’appareil de dilatation est nécessaire si la longueur dilatable est comprise entre 90 et 400 m). La longueur dilatable nepeut être supérieure à 400 m.

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8.9 - Dispositifs d’abouts de tablier ferroviaire

Les zones d’abouts des tabliers ferroviaires doivent être conçues pour assurer,en particulier, les libres mouvements de l’ouvrage et une parfaite transitionentre la voie sur plate-forme et la voie sur ouvrage. La conception des dispo-sitifs d’abouts doit intégrer les interactions entre les rails et le tablier.

Les dispositions à mettre en œuvre sont fonction de la longueur dilatable dutablier.

Par exemple, l’about du tablier sera équipé d’un simple couvre joint métallique,si la longueur dilatable est comprise entre 60 et 90 mètres, ou d’un joint dedilatation garde ballast si la longueur dilatable est supérieure à 90 mètres.

8.10 - Dispositifs de visiteLes ouvrages doivent être équipés afin de permettre leur surveillance et leurentretien, des divers dispositifs de visite suivants :- passerelles de visite ;- trappes d’accès ;- portes ;- trous d’hommes.

Cependant, dans le cas desouvrages courants, les dispo-sitifs de visites peuvent selimiter à des marches sur leperré et à un aménagementdu haut de ce perré afin defaciliter l’accès et la visite deszones d’appui.

169

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8.11 - Dalles de transitionLes dalles de transition sont des dalles en béton armé reposant d’un côté surl’extrémité de l’ouvrage, qui est susceptible de peu tasser, et de l’autre sur leremblai, d’accès à quelques mètres. Elles ont pour fonction d’éviter, en cas detassement des remblais au ras de l’ouvrage, une dénivellation brutale entre lachaussée courante et le tablier.

8.12 - ÉcransacoustiquesDes écrans acoustiques en bétonpréfabriqué peuvent être mis enplace sur les ouvrages. Ces écranspermettent de limiter l’impact sonorepour les riverains au réseau routier,autoroutier ou ferroviaire.

8.13 - Grilles centralesLes grilles de couvertures du vide central sont mises en place entre deuxtabliers jumeaux portant des chaussées unidirectionnelles.

Le rôle du vide central est d’éviter des tabliers trop larges et d’économiser dela surface de structure. Par contre, pour assurer la sécurité de la circulation despiétons (automobilistes en panne, personnel de service...), tout en laissantpasser la lumière pour améliorer les conditions de circulation sur la voie fran-chie, ces trous sont couverts par une grille. Cette couverture peut être opaqueen cas de franchissement de zones habitées ou de voies ferrées.

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8.14 - Canalisations de services publics

Les ouvrages d’art doivent souvent assurer le franchissement de diversescanalisations de services publics ainsi que des câbles téléphoniques et descâbles d’alimentation électrique. Ces canalisations appartiennent aux conces-sionnaires de voirie qui ont reçu une autorisation de la part du maître d’ou-vrage. Elles ne doivent pas empêcher le bon fonctionnement de la structure,ni porter atteinte à sa durabilité.Ces canalisations sont généralement disposées dans des caniveaux constituésd’éléments préfabriqués.

8.15 - Équipements électriques pourouvrages ferroviaires

Les équipements électriques des ouvrages ferroviaires comprennent en particulier :- les installations de traction électrique (poteaux caténaires,

systèmes de fixation sur les ouvrages, etc.) ;- les câbles et installations de télécommunication ;- les dispositifs de mise à la terre (ou au rail) des éléments

métalliques des ouvrages ;- les installations de signalisation électrique (poteaux, supports

de signaux, ...).

8.16 - Écrans-garde ballastLes écrans-garde ballast (de 1,50 m de hauteur) sont destinés à éviter touteprojection de matériaux dans les zones sensibles (par exemple, au niveau dufranchissement de voie routière).

171


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Chapitre4 Annexes

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Annexe 1

Annexe 2

Annexe 3


174

Chapitre • Annexes 9

Annexe 1 Glossaire

AboutExtrémité d’une poutre ou d’une dalle.

Accélérateur de durcissementAdjuvant qui, introduit dans l’eau de gâchage, raccourcit la durée de la phase de durcissementdu béton.

Accélérateur de priseAdjuvant qui, introduit dans l’eau de gâchage, diminue les temps de début et de fin de prisedu ciment dans le béton, en favorisant l’hydratation du liant.

AdditionMatériau minéral finement divisé utilisé dans le béton afin d’améliorer certaines propriétés oupour lui conférer des propriétés particulières. On distingue :- les additions quasiment inertes (de type I) ;- les additions à caractère pouzzolanique ou hydraulique latent (de type II).

AdjuvantProduit ajouté au béton durant le processus de mélange, en petites quantités par rapport à lamasse de ciment (moins de 5 %), pour modifier les propriétés du béton frais ou durci.

Affaissement au cône d’AbramsValeur, exprimée en millimètres, obtenue par un essai normalisé, dit “essai d’affaissement” ou“essai au cône d’Abrams” (du nom de son inventeur), ou encore “slump test”, effectué sur unmoule tronconique rempli de béton frais. On apprécie ainsi la consistance, donc l’ouvrabilitédu béton.

Air entraînéBulles d’air microscopiques intentionnellement incorporées au béton lors du malaxage, habi-tuellement par l’utilisation d’agents tensioactifs ; les bulles sont pratiquement sphériques etleur diamètre est généralement compris entre 10 et 300 µm.

Air occlusVides d’air dans le béton qui ne sont pas intentionnellement créés.

AmePartie relativement mince, verticale ou légèrement inclinée d’une poutre ou d’un caisson.

AncrageDispositif de blocage, dans une structure ou dans le sol, d’une armature soumise à un effortde traction.

Ancrage d’un pieuPartie d’un pieu fiché en pointe dans le sol résistant.

Sources d’information :nomenclature des parties d’ouvragesd’art en béton armé, précontraint et en maçonnerie - LCPC et glossaires

CIMBETON


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Ancrage de câble de précontrainteExtrémité d’un dispositif de précontrainte, appliquant la force de précontrainte au béton.

Appareil d’appuiDispositif, transmettant aux appuis les actions dues au tablier, placé entre une structure et unappui, et conçu pour permettre des déplacements relatifs, de translation ou de rotation.

AppuiPartie d’ouvrage transmettant à la fondation les actions provenant du tablier (pile, culée, pile-culée, etc.).

ArasePour un pieu de fondation : niveau de tête du pieu avant recépage.

Arc au-dessusArc avec tablier inférieur. Pont pour lequel le tablier est au-dessous de l’arc.

Arc en-dessousArc avec tablier supérieur. Pont pour lequel le tablier est au-dessus de l’arc.

ArmatureBarre (ou câble) introduite dans un ouvrage en béton pour améliorer la résistance à la tractionet éventuellement à la compression ou au cisaillement.L’ensemble des armatures d’un élément de construction en béton armé constitue le ferraillage.On distingue les armatures passives pour béton armé, et les armatures actives pour béton précontraint.

Armature activeArmature de précontrainte (fil, toron ou barre) soumise à une précontrainte par pré-tension oupar post-tension.

Armature passiveArmature (barre, fil, treillis soudé) non soumise à une précontrainte, ni par pré-tension ni parpost-tension.

ArmaturierProfessionnel dont le métier consiste à fabriquer des armatures et parfois à les poser en coffrage.

ArticulationDispositif de liaison entre parties d’ouvrage, transmettant les forces et permettant une rotation.

AttenteArmature débordant d’un élément en béton, et destinée à assurer la liaison avec un autre élément en béton coulé ultérieurement.

AvaloirOrifice couvert d’une grille, servant à l’évacuation des eaux de pluie vers un réseau d’assainis-sement.

Avant-becDispositif provisoire composé d’une ou de plusieurs poutres légères, installées à l’avant d’untablier de pont construit par poussage ou lançage.


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BallastCouche d’un matériau calibré, sur laquelle s’appuient les traverses, sur lesquelles sont fixéesles rails.

BancheElément monobloc de grandes dimensions, utilisé comme coffrage pour l’exécution de voilesou de murs en béton armé.

BarbacaneOrifice pratiqué dans un mur de soutènement, une dalle ou une voûte, destiné à l’écoulementdes eaux.

BarretteElément de paroi en béton ou en béton armé, moulé dans le sol.

Barrière de securitéDispositif de sécurité destiné à maintenir les véhicules sur la plate-forme.

BatardeauOuvrage de protection, provisoire ou définitif, permettant de travailler à l’air libre plus bas quele niveau de l’eau pour la réalisation en particulier de fondations d'ouvrage.

BêcheElément servant d’ancrage ou de parafouille pour certaines fondations.

BéquilleAppui oblique encastré dans le tablier et transmettant les charges aux fondations.

BétonMatériau formé par mélange d’un liant hydraulique (ciment), de granulats, d’eau et éventuel-lement d’adjuvants dont les propriétés se développent par hydratation du ciment.

Béton à Composition PrescriteBéton pour lequel la composition et les constituants à utiliser sont spécifiés au producteur quiest responsable de fournir un béton respectant cette composition prescrite.

Béton à Composition Prescrite dans une NormeBéton à composition prescrite dont la composition est définie dans une norme applicable làoù le béton est utilisé.

Béton à Hautes PerformancesBéton appartenant à une classe de résistance à la compression supérieure à C 50/60, pour lebéton de masse volumique normale ou le béton lourd, et supérieure à LC 50/55, pour le bétonléger.

Béton à Propriétés SpécifiéesBéton pour lequel les propriétés requises et les caractéristiques supplémentaires sont spécifiéesau producteur qui est responsable de fournir un béton qui satisfait à ces propriétés requises età ces caractéristiques supplémentaires.

Béton arméMatériau composite obtenu en noyant des armatures (barre, treillis soudés, etc.) dans la massedu béton.Ces armatures judicieusement disposées reprennent les efforts de traction.


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Béton AutoplaçantBéton mis en œuvre dans les coffrages sous le seul effet de la gravité sans nécessiter de vibration du fait de sa grande ouvrabilité.

Béton banchéBéton coffré à l’aide de banches.

Béton blancBéton de teinte claire dont le liant est du ciment blanc et qui comporte également des sablesblancs, auxquels sont éventuellement ajoutés des fines blanches ou de l’oxyde de titane.

Béton bouchardéAspect de surface obtenu sur béton durci par un traitement mécanique à l’aide d’une bouchardefaisant éclater la surface du béton pour offrir un aspect rugueux plus ou moins prononcé. Cetraitement fait ressortir la structure interne des gros granulats.

Béton brosséAspect de surface obtenu sur béton frais par passage d’une brosse à poils durs faisant apparaîtrepartiellement les granulats et formant sur la surface de fines cannelures.

Béton brutBéton dont la peau n’a reçu aucun traitement de surface après le décoffrage.

Béton clairBéton dont le ciment et les autres constituants - éléments fins, sables, granulats - sont tous deteinte claire.

Béton coloréBéton dont la teinte dépend de celles du ciment et des granulats qui le composent, auxquelspeuvent être ajoutés des pigments.

Béton de masse volumique normaleBéton dont la masse volumique > 2 000 kg/m3 mais < à 2 600 kg/m3.

Béton de propretéBéton maigre, étalé sur le sol naturel ou en fond de fouilles pour réaliser une aire de travailplane.

Béton désactivéAspect de surface obtenu par pulvérisation d’un désactivant juste après la mise en œuvre dubéton. La surface est ensuite décapée au jet d’eau ou brossée pour faire apparaître les granulats.

Béton fibréMatériau composite formé de béton mélangé avec des fibres métalliques, de verre ou de synthèse, dont la section est de l’ordre du millimètre et la longueur de quelques centimètres.

Béton fraisBéton dans la phase qui suit le malaxage et précède la prise, c’est-à-dire dans un état plastique qui permet son transport et sa mise en place. On apprécie l’ouvrabilité d’un bétondurant cette phase, en soumettant un échantillon à un essai d’affaissement au cône d’abrams.

Béton grenailléBéton dont la peau a subi, après durcissement, une projection de grenaille (petites billesd’acier de dimension inférieure à 1 mm).

Béton gréséAspect de surface obtenu sur béton durci par abrasion à l’aide d’une meule pour faire ressortirla texture du béton.


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Béton impriméBéton frais sur la peau duquel on a appliqué un colorant puis une matrice pour reproduire ennégatif le motif qu’elle porte en positif.

Béton lavéAspect de surface obtenu sur béton frais par lavage au jet d’eau pour faire apparaître partiel-lement les granulats.

Béton légerBéton dont la masse volumique est supérieure ou égale à 800 kg/m3 mais inférieure ou égaleà 2 000 kg/m3. Il est produit entièrement ou partiellement à partir de granulats légers.

Béton lourdBéton dont la masse volumique est supérieure à 2 600 kg/m3.

Béton poliBéton dont la peau a subi, après durcissement, des meulages successifs de plus en plus fins,généralement suivis d’un bouchonnage et de l’application d’un produit de protection. Si l’on dépasse quatre passes, on parle de “poli marbrier”, qui permet l’obtention d’une surface parfaitement lisse et brillante.

Béton poncéParement, obtenu par abrasion superficielle de la surface à l’aide d’une meule, dégageant partiellement les sables.

Béton précontraintBéton mis en compression de façon permanente avant toute application de charges, pourcompenser les contraintes auxquelles il doit être soumis.

Béton Prêt à l’Emploi (BPE)Béton frais préparé dans une centrale à béton, généralement extérieure au site de construction.Il est livré sur le chantier, dans des camions toupies, malaxé et prêt à être coulé.

Béton projetéBéton propulsé, après malaxage par voie mouillée, ou par voie sèche, sur un support sousforme de jet, en couches successives. Il permet de réaliser les formes les plus complexes(dômes, coques, etc.).

Béton sabléAspect de surface obtenu sur béton durci par décapage à l’aide d’un jet de sable faisant apparaître plus ou moins les granulats.

Béton talochéAspect de surface obtenu sur béton frais par passage d’une taloche.

BlindageOuvrage provisoire de protection permettant la tenue des terres d’une paroi verticale defouille.

BlochetEpaississement de l’âme de certaines poutres précontraintes à leurs extrémités.

Bordure de trottoirElément préfabriqué en béton, faisant saillie par rapport à la chaussée et la séparant du trottoir.


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BossageSaillie aménagée à la surface d’une pièce en béton, permettant d’assurer l’ancrage de câblesde précontrainte.

Bow-stringStructure en “arc au-dessus” dont les réactions horizontales sont reprises par le tablier.

BraconEtai incliné soutenant la partie en encorbellement d'un caisson.

BuseOuvrage hydraulique ou routier en béton armé préfabriqué ou en acier, de forme cylindriqueou ovale.

ButonEtai, en général horizontal, empêchant le rapprochement de deux parois.

ButtéePièce limitant le déplacement d’une structure. Exemple : buttée anti-sismique.

CâbleAssemblage de fils d’acier élémentaires ou de torons, répartis en une ou plusieurs coucheséventuellement autour d’un fil ou d’un toron central.

CachetageMortier placé au droit d’un ancrage de précontrainte pour le protéger de la corrosion.

CadreArmature de forme rectangulaire pour béton armé.

Cadre ferméOuvrage en béton armé à section rectangulaire.

Cage d’armaturesEnsemble d’armatures, préparé généralement en atelier, constituant une partie ou la totalité duferraillage d’un élément en béton armé ou précontraint.

CaissonStructure en forme de tube rectangulaire ou trapézoïdale, monocellulaire ou multicellulairecomposé d’âmes et de membrures (hourdis) supérieures et inférieures.

CantileverPoutre rendue isostatique au moyen d’articulations. Un pont cantilever est constitué deconsoles prolongeant une travée ou encastrées sur pile et de travées indépendantes s’appuyant sur ces consoles.

Centrale à bétonEquipement fixe de production industrielle de Béton Prêt à l’Emploi (BPE).

Cerce Armature circulaire ou hélicoïdale, utilisée notamment pour le ferraillage des pieux.

ChaînageEnsemble d’armatures destiné à répartir les efforts dus à une ou plusieurs charges concentrées.

ChemiseDispositif de protection d’un pieu, en forme de tube à base circulaire, généralement en acieret laissé en place après exécution.


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ChevêtreElément horizontal situé en partie supérieure d’une pile et servant à l’appui du tablier d’unpont.

CimentLiant hydraulique en poudre. Mélangée avec de l’eau, la poudre fait prise et, en durcissant,solidarise les granulats pour constituer les bétons ou mortiers.

CintreOuvrage provisoire permettant de supporter des structures en phase de construction.

ClavagePartie d’ouvrage où est réalisée l’opération de clavage (voussoir de clavage).

ClavettePetite pièce creuse en acier servant à coincer un fil ou un câble de précontrainte après sa miseen tension.

CléPartie centrale d’un arc ou d’une voûte, ou section médiane d’une poutre ou d’un tablier à inertievariable.

CoffrageMoule utilisé dans la réalisation d’ouvrages en béton qui est retiré après la prise et le durcis-sement du béton.

Coffrage glissantCoffrage mobile permettant de couler en continu un ouvrage en béton par glissement le longde la paroi déjà réalisée.

ColonneFût cylindrique vertical.

Cône d’ancragePièce métallique pour l’ancrage d’une armature de précontrainte.

ConnecteurPièce métallique assurant la solidarisation d’un élément de béton et d’une pièce métalliquedans un ouvrage mixte acier-béton.

ConsoleElément d’une structure en porte-à-faux.

Contre-béquilleAppui oblique d’un ouvrage de type PSBQ.

Contre-bordurePartie en béton coulé en place ou préfabriqué et liée à la structure, destinée à buter la bordurede trottoir et à soutenir les dallettes de couvertures.

Contre-cornichePartie en béton coulée en place et liée à la structure destinée à ancrer la corniche lorsqu’elleest préfabriquée et à soutenir les dallettes de trottoir.


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Contre-flècheCourbure donnée à une poutre lors de la construction pour compenser la déformation qu’elleva prendre sous l’effet des charges appliquées.

ContrefortNervure renforçant un mur de soutènement.

CorbeauSaillie sur une paroi, destinée à soutenir une dalle ou une poutre.

CornicheElément de superstructure destiné à couronner le bord d’un ouvrage.

Coulis de cimentMélange fluide de ciment, d’adjuvants et d’eau pour le remplissage des joints et des fissures,ou l’injection des gaines de précontrainte.

CouronnementPartie supérieure, parfois en saillie, d’un mur.

CrochetExtrémité recourbée d’une armature de béton armé.

CuléeOuvrage servant d’appui à l’extrémité d’un tablier assurant la double fonction de transmissiondes charges provenant du tablier et de soutien des terres.

CureOpération de protection du béton consistant à le maintenir dans l’état d’humidité nécessaireà son durcissement pour éviter sa dessication.

Dalle de transitionDalle en béton armé reposant d’une part sur le remblai, d’autre part sur les corbeaux intégrésdans la partie arrière de la culée, recouverte par la chaussée et assurant la transition entre letablier et le remblai d’accès.

Dallette de continuitéPartie d’un hourdis assurant une liaison entre deux travées indépendantes contiguës.

DalotPetit ouvrage hydraulique recouvert par une dalle.

DécoffrageOpération d’enlèvement des coffrages dans lesquels a été coulé le béton, après durcissementde celui-ci.

Dispositif de retenueDispositif destiné à éviter la chute d’un usager depuis un ouvrage : garde-corps, destinés àretenir des piétons, barrières destinées à retenir des véhicules.

DurcissementEtape dans l’évolution des mortiers et des bétons : après la prise, le matériau passe de l’étatplastique à l’état solide et acquiert sa résistance.

ElancementRapport de l’épaisseur d’une structure à sa longueur. Pour un pont, l’élancement est le rapportde l’épaisseur du tablier et de la portée.


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ElégissementEvidemment pratiqué dans une structure (dalle, poutre…) pour l’alléger.

EmbasePartie basse intermédiaire située entre le fût et la semelle d’une pile.

EncastrementLiaison entre deux éléments ne permettant ni déplacement, ni rotation de l'un par rapport àl’autre.

EncorbellementPartie d'une structure en porte à faux.

EnrobageEpaisseur du béton entre la surface du parement et l'armature la plus proche.

Entraîneur d’airAdjuvant qui, introduit dans l’eau de gâchage, provoque dans le béton ou le mortier la formationde microbulles d’air. Réparties uniformément dans le mélange, elles améliorent la résistance augel du béton durci.

EntretoiseElément transversal permettant de rigidifier une structure à poutres et limiter les déformationsde flexion et de torsion.

EpingleArmature de béton armé ouverte, terminée par deux parties en crochet.

Etat-limiteEtat d’une structure au-delà duquel, la stabilité (état-limite ultime ou ELU) ou les conditionsd’usage normal (état-limite de service ou ELS) ne sont plus assurées.

EtrierArmature de béton armé fermée, à deux brins parallèles.

EventTube raccordé à une gaine de câble de précontrainte, destiné à permettre l'écoulement del'eau, de l’air et du coulis lors de l’injection.

ExtradosSurface supérieure d’un tablier de pont.

Famille de bétonsGroupe de compositions de béton pour lesquelles une relation fiable entre les propriétés pertinentes a été démontrée ; cette démonstration étant consignée par écrit et conservée.

FerraillageEnsemble des armatures d’une pièce ou d’un élément de construction en béton armé.

Fil d’eauForme en creux destinée à collecter sur le bord de la chaussée les eaux pluviales jusqu’à unexutoire.


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FinesEléments fins - quel que soit le constituant dont ils font partie (ciment, filler, sable, addition) -dont la dimension est inférieure à 0,063 mm.

FlambementInstabilité de forme dans des pièces élancées soumises à un effort normal de compression.

FléauPartie d'ouvrage (construit par encorbellements successifs) constituée par deux consoles équilibrées, construites de part et d'autre d'un appui intermédiaire.

FlècheDéformation d'une poutre sous l'action des charges.

FluageDéformation lente et irréversible d’un corps sous l’effet d’une force extérieure ou de son proprepoids. Pour le béton, le risque de fluage - qui peut se manifester au jeune âge - diminue trèsrapidement dans le temps, avec l’accroissement des résistances. Les règles de calcul du bétonarmé prennent en compte forfaitairement les effets du fluage.

FondationPartie de l'ouvrage assurant la liaison entre l'appui et le sol. On définit deux types de fondations :superficielles ou profondes.

FormulationOpération consistant à définir le dosage des divers constituants d’un béton, afin de satisfaireaux exigences, de résistances, de durabilité et d’aspect souhaitées.

FretteArmature destinée à empêcher l'éclatement du béton sous l'effet des forces de compression.

FruitInclinaison du parement d'un mur ou d'un appui de pont par rapport à la verticale.

Fumées de siliceConstituant éventuel des ciments et/ou addition éventuelles des bétons, composé de particulestrès fines (de l’ordre de 0,001 mm) présentant une très forte teneur en silice amorphe.

FûtPartie cylindrique ou partie centrale d'une pile.

GâchéeQuantité de béton frais obtenue en une seule opération de malaxage.

GaineTube cylindrique entourant un câble de précontrainte.

Garde-corpsDispositif de protection d'un passage pour piétons, on distingue les garde-corps pour piétonset les garde-corps de service.

Garde-grèveMur faisant partie de la culée et destiné : - à protéger les abouts des tabliers du contact des terres, en les retenant ; à tenir le joint de

chaussée ; - à supporter la dalle de transition le cas échéant.


184


GargouilleDispositif d'évacuation des eaux pluviales, traversant le tablier de telle sorte qu'elles ne coulentpas le long des parois de l'ouvrage.

GoussetRenforcement triangulaire de l'angle de deux pièces perpendiculaires.

GranularitéDistribution dimensionnelle des grains d’un mélange granulaire. Elle est obtenue par l’analysegranulométrique.

GranulatMatériau minéral granulaire apte à être utilisé dans du béton. Les granulats peuvent être naturels,artificiels ou recyclés à partir de matériaux précédemment utilisés en construction.

Granulat courantGranulat ayant après séchage à l’étuve, une masse volumique > 2 000 kg/m3 et < 3 000 kg/m3.

GranulométrieMesure de la granularité d’un granulat, c’est-à-dire de l’échelonnement des dimensions desgrains qu’il contient, par passage de celui-ci à travers une série de tamis dont les dimensionssont normalisées.

HaubanCâble généralement métallique, rectiligne, oblique supportant un tablier d'ouvrage.

HourdisDalle en béton armé appuyée sur la totalité ou la quasi-totalité de son pourtour. On distinguele hourdis supérieur et le hourdis inférieur.

Hydratation des cimentsPhénomène chimique par lequel un ciment fixe l’eau de gâchage et enclenche les processusde prise puis de durcissement. Cette réaction s’accompagne d’un dégagement de chaleur plusou moins important selon le type de ciment.

Hydrofuge de masseAdjuvant qui, introduit dans l’eau de gâchage, réduit, après le durcissement du béton, l’absorption de l’eau par capillarité, et donc améliore l’étanchéité.

Hydrofuge de surfaceAdjuvant qui, appliqué à la brosse ou pulvérisé sur la peau du béton après durcissement,imperméabilise superficiellement.

InjectionAction d'injecter du coulis dans une gaine ou des vides.

InsertElément fixé à l’intérieur du coffrage ou du moule avant le coulage du béton, destiné à assurerune fonction ultérieure dans la pièce produite : douille de fixation, rail d’ancrage, pièce demanutention, plaque de soudage, élément de levage, etc.


185

IntradosSurface inférieure d'un tablier pont.

JointDispositif ou matériau reliant deux parties initialement séparées : joint de chaussée, joint dedilatation.

Joint de chausséeDispositif placé entre la culée et le tablier, ou entre deux tronçons du tablier, pour permettreles déplacements relatifs, dus principalement aux variations de température, en assurant lacontinuité de la surface de la chaussée.

Joint de dilatationJoint de structure, qui divise un ouvrage en plusieurs parties indépendantes de dimensionslimitées, afin de reprendre les divers mouvements de la construction.

JouePartie latérale d'une poutre.

Laitier de haut fourneauSous-produit de la fusion en haut fourneau du minerai de fer. Selon que l’on opère ensuite unrefroidissement lent ou rapide à l’eau, on obtient du laitier cristallisé - que l’on utilise en granulats - ou du laitier granulé - que l’on peut utiliser, après broyage, comme constituant duciment ou addition du béton.

Liant hydrauliqueLiant qui en présence d’eau fait prise et durcit.

LigatureLiaison entre armatures.

LongrinePoutre horizontale allongée reliant entre elles d'autres pièces ou servant de fondation.

MalaxagePhase de la fabrication des bétons, au cours de laquelle sont mélangés les divers constituantsdans une bétonnière ou un malaxeur.

MatricePanneau de matière plastique souple doté de motifs décoratifs en creux ou en relief, servanten peau de coffrage ou fond de moule pour couler des parements.

MortierMélange de ciment, de sable et d’eau, éventuellement complété par des adjuvants et des additions. Il se distingue du béton par son absence de gravillons.

MouleModèle en creux dans lequel on coule le béton frais qui, après durcissement et retrait ducoffrage, aura pris sa forme. Les moules sont métalliques, en bois ou en diverses matièresde synthèse.

Mur de soutènementOuvrage destiné à soutenir les terres.

Mur de têteMur composant une culée et servant à supporter les remblais.


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Mur en aileProlongement, le long de la voie franchie, du mur sur lequel repose l’extrémité du tablier.

Mur en retourMur de tête sensiblement parallèle à l'axe de la voie portée.

NervureRenforcement faisant saillie allongée.

OssaturePartie résistante d'un ouvrage.

OuvrabilitéQualité rendant compte de l’aptitude d’un béton à être mis en œuvre. Pour les bétons courants, on l’apprécie par une valeur de consistance, qui est déterminée parl’affaissement au cône d’Abrams.

Ouvrage d'artOuvrage de génie civil destiné à l'exploitation d'une voie de circulation terrestre (voie routièreou ferroviaire), fluviale ou maritime.

PaléeGroupe de fûts généralement réunis par un chevêtre ou une traverse.

ParementFace d’un élément de construction conçue pour rester apparente, qui peut faire l’objet denombreux traitements mécaniques ou chimiques.

Paroi mouléeParoi en béton armé coulée dans le sol ou constituée de panneaux préfabriqués mise en placedans une excavation du sol (fouille étroite et profonde) dont les parois sont maintenues provisoirement par une boue bentonitique.

Passage inférieur (PI)Ouvrage qui porte l’infrastructure routière considérée.

Passage supérieur (PS)Ouvrage qui passe au dessus de l’infrastructure routière considérée.

PasserelleOuvrage réservé aux piétons.

PatinPartie d'une semelle de fondation.

Peau de coffrageSurface interne du moule dans lequel est coulé le mélange. Sa qualité et son aspect déterminentceux de la peau du béton.

Peau du bétonSurface externe d’un élément de construction, qui peut faire l’objet de nombreux traitementsafin de modifier l’apparence du béton.


PerréRevêtement des talus des culées remblayées.

PervibrateurOutil, couramment appelé “aiguille vibrante”, permettant la vibration interne, sur le chantier,d’un béton frais venant d’être coulé. Il s’agit d’un tube métallique (contenant un moteur et unélément vibrant), d’un diamètre de 25 à 100 mm, que l’on plonge manuellement dans le béton.

Pièce de pontPoutre transversale réunissant les poutres principales d’un tablier et destinée à reporter surcelles-ci les efforts du hourdis.

PiédroitMur vertical ou légèrement incliné supportant la traverse supérieure d’un pont-cadre, d’unevoûte ou d’un portique.

PieuElément destiné à transmettre les efforts au sol de fondation en profondeur.

PigmentProduit colorant broyé en poudre, introduit dans le mélange des constituants des mortiers etbétons pour les teinter dans la masse. Il s’agit essentiellement d’oxydes minéraux ou métal-liques, ou de poudres organiques de synthèse.

PileAppui intermédiaire d’un pont.

Pile-culéePile enterrée sur toute sa hauteur, ou sur une grande partie de sa hauteur, servant d’appui d’extrémité.

Plaque d'aboutPlaque en béton préfabriqué, placée aux extrémités des poutres pour assurer la diffusion de laprécontrainte

PlastifiantAdjuvant qui, introduit dans l’eau de gâchage, améliore l’ouvrabilité d’un béton en diminuantles frottements entre les grains du mélange

PonceauPetit pont voûté de franchissement de fossé.

PontOuvrage permettant à une voie de circulation de franchir un obstacle naturel ou une autre voiede circulation. Suivant la nature de la voie portée, on distingue les ponts-routiers, autoroutierset ferroviaires.

Pont-cadrePont courant en béton armé, généralement de petites dimensions, constitué, de manièresolidaire, d’une traverse en partie supérieure (formant tablier), de deux murs d’appui (lespiédroits), et d’une traverse inférieure (le radier).

PorositéVolume des vides d’une matière poreuse en pourcentage (volume de pores emplis d’eau oud’air par unité de volume du matériau).

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PortéeDistance entre deux appareils d’appui successifs.

PortiqueStructure porteuse composée de deux montants verticaux et d’une dalle (ou traverse) supérieure.

Post-tensionTechnique de précontrainte consistant à mettre en tension les armatures de précontrainte - quisont constituées de câbles d’acier à haute limite d’élasticité coulissant à l’intérieur de conduitsou de gaines - après le durcissement du béton, par actionnement progressif de vérins.

PoteauElément porteur vertical de section cylindrique, carrée ou rectangulaire.

PoutrePièce allongée (de section rectangulaire trapézoïdale ou en forme de double T) porteuseformant, avec d’autres, l’ossature de l’ouvrage.

Poutre à treillisPoutre dont l’âme est triangulée.

Poutre-caissonPoutre en forme de caisson simple (mono-caisson) ou multiple (caisson multicellulaire).

PoutrellePetite poutre ou poutre préfabriquée en béton.

PrécontrainteProcédé qui consiste à appliquer des forces de compression à une structure en béton par miseen tension d’armatures.

PrédalleDallette préfabriquée en béton armé, servant de coffrage.

Pré-tensionTechnique de précontrainte d’éléments préfabriqués, nommée également “par fils adhérents”,consistant à mettre en tension les armatures de précontrainte avant le coulage du béton. Aprèsdurcissement de celui-ci, on libère la tension de l’armature, qui se transmet au béton par adhérence des fils ou torons en engendrant, par réaction, sa mise en compression.

PriseEtape de l’hydratation des pâtes de ciment, mortiers et bétons, d’une durée comprise entrequelques minutes et quelques heures, durant laquelle le mélange des constituants se raidit etcommence à acquérir sa résistance.

Produit démoulantProduit anti-adhérent - huile minérale, résine, cire ou autre agent chimique - appliqué à labrosse ou pulvérisé avant le coulage sur les banches, les moules ou les peaux de coffrage, afinde faciliter le décoffrage et la réutilisation des coffrages.

Produit préfabriqué bétonProduit en béton conforme à une norme produit dont le coulage et la cure sont effectués dansun lieu différent de celui où il est utilisé.

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PuitsElément de fondation profonde, de grosses dimensions, exécuté en place.

PylôneElément, généralement vertical, supportant des câbles.

RadierDalle en béton posée sur le sol reliant les piédroits d’un cadre et assurant la fondation superficiellede l’ouvrage.

Rapport Eau/CimentRapport en masse de la teneur en eau efficace à la teneur en ciment dans le béton frais.

RecouvrementZone du ferraillage où deux armatures se chevauchent et se transmettent les efforts.

Réducteur d’eauAdjuvant qui, introduit dans l’eau de gâchage, réduit, à ouvrabilité constante, la teneur en eau,et par conséquent augmente les résistances mécaniques des bétons mortiers et coulis.

RéservationCoffrage positionné dans la masse d’un ouvrage avant coulage du béton réservant des espaceslocalisés pour la mise en place ultérieure d’équipements complémentaires.

Résistance caractéristiqueValeur de résistance du béton en dessous de laquelle peuvent se situer 5 % de la populationde tous les résultats des mesures de résistance possibles effectués pour le volume de bétonconsidéré.

Retardateur de priseAdjuvant qui, introduit dans l’eau de gâchage, augmente les temps de début et de fin de prisedu ciment dans un béton, un mortier ou un coulis.

RetraitContraction du béton due à des phénomènes hydrauliques - évaporation ou absorption del’eau de gâchage avant et au cours de la prise - et/ou thermiques - du fait du refroidissementpostérieur à l’élévation de température qui accompagne l’hydratation du ciment, ou de variationsclimatiques.

RotuleLiaison entre deux pièces, transmettant les forces et permettant les rotations dans toutes lesdirections, et ne permettant ni déplacement ni transmission de moment.

SellePièce supportant des câbles ou des haubans, et permettant leur déviation.

SemelleDalle de béton reportant au sol de fondation ou aux pieux les efforts transmis par les piles.

SerrageEtape de la fabrication des bétons, qui consiste, essentiellement par vibration, à chasser l’airet à optimiser l’arrangement des grains du mélange pour en améliorer la compacité.

SommierPièce horizontale couronnant une culée ou une pile destinée à recevoir des charges concen-trées et à les répartir.


Structures préfabriquéesLes structures préfabriquées sont caractérisées par l’utilisation d’éléments structuraux fabri-qués ailleurs que dans leur position finale dans l’ouvrage. Dans l’ouvrage, ces éléments sontassemblés de manière à assurer l’intégrité structurale requise.

SuperplastifiantAdjuvant qui, introduit dans un béton, mortier ou coulis, améliore très nettement l’ouvrabilitédu mélange, à rapport E/C constant.

SuspentePièce verticale reportant les efforts du tablier aux câbles d’un pont suspendu ou à l’arc d’unpont à arc.

Table de compressionPartie horizontale, supérieure ou inférieure, comprimée, d’une ossature.

TablierPartie d’un pont reposant sur les appuis (piles ou culées) et servant au franchissement.

Talon de murPartie arrière, côté terre, de la semelle d’un mur de soutènement en T renversé.

Talon de poutrePartie inférieure d’une poutre en béton armé ou en béton précontraint.

Teneur en eau efficaceDifférence entre la quantité d’eau totale contenue dans le béton frais et la quantité d’eauabsorbable par les granulats.

Teneur en eau totaleL’eau d’apport, plus l’eau contenue dans et à la surface des granulats, plus l’eau des adjuvantset des additions utilisée sous la forme de suspension, et toute eau résultant de l’ajout de glaceou de chauffage à la vapeur.

TirantBarre, ou câble, destiné à transmette des efforts de traction.

ToronAssemblage de fils élémentaires enroulés ensemble en hélice et répartis en une seule couche,éventuellement autour d’un fil central.Un câble de précontrainte est constitué d’un (monotoron) ou de plusieurs torons.

TravéePartie d’un ouvrage comprise entre deux appuis successifs.

TreillisNappe d’armatures à maille carrée ou rectangulaire.

TrottoirPartie de l’ouvrage destinée à la circulation des piétons.

VérinAppareil hydraulique permettant d’exercer des efforts importants de poussée ou de traction.

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ViaducPont de grande longueur ou de grande hauteur.

VibrationOpération de serrage du béton frais après sa mise en place, afin d’en améliorer la compacité.La vibration peut être interne ou externe au béton.

ViscositéCaractéristique d’un matériau fluide tendant à s’opposer à son écoulement par gravité. Plus laviscosité d’un béton est faible, plus son ouvrabilité est bonne.

VoussoirElément d’un ouvrage en béton précontraint construit par encorbellements successifs.

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Annexe 2 Ponts courants routiers en bétonEléments de prédimensionnement

Nota Cette annexe s'inspire du document “Le Guide du projeteur d'ouvraged'art” publié par le SETRA auquel il convient de se reporter pour toutesprécisions.

Ponts routes à tablier sur appuis simples

Type d’ouvrage Gamme de portée Elancement* Observations α**

Min Courant Max sur pile à la clé

Ponts dalles en béton armé PSIDA

7 m 8 à 15 m 15 m 1/20 Travée isostatique -

Dalle rectangulaire 7 m 8 à 15 m 15 m 1/26 2 travées continues > 0,6

6 m 8 à 18 m 20 m 1/28 ≥ 3 travées continues 0,6 à 0,85

Ponts dalles précontraintes PSIDP

1/22 à 1/25 Travée isostatique -

Dalle rectangulaire 14 m 14 à 20 m 25 m 1/28 2 travées continues > 0,6

1/33 ≥ 3 travées continues 0,6 à 0,85

Dalle à larges 1/22 à 1/25 Travée isostatique -

encorbellements 15 m 18 à 25 m 30 m 1/25 2 travées continues > 0,6

1/28 ≥ 3 travées continues 0,6 à 0,85

Dalle poussée 15 m 10 à 20 m 25 m 1/23 - 0,65 à 0,70

Ponts dalle nervurée précontrainte de hauteur constante (≥2 nervures)

Nervures larges - 25 à 30 m 35 m 1/25 2 travées continues 0,6 à 0,85

1/30 ≥ 3 travées continues -

Nervures étroites - 25 à 30 m 40 m 1/15 à 1/20 2 travées continues 0,6 à 0,85

- 1/17 à 1/22 ≥ 3 travées continues -

Ponts dalle nervurée précontrainte de hauteur variable (≥2 nervures)

Nervures larges - 35 à 45 m 40 m 1/20 1/30 2 travées continues 0,6 à 0,85

- 1/24 1/42 ≥ 3 travées continues -

Nervures étroites - 35 à 45 m 50 m 1/18 1/35 - 0,6 à 0,85

*Élancement : rapport entre la hauteur du tablier et la portée principale. Si le tablier est de hauteur variable, on distingue les élancements à la clé et sur pile.

**α =

longueur travée de rive

longueur travée adjacente


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Ponts routes à tablier sur appuis simples

Type d’ouvrage Gamme de portée Elancement* Observations α**


Ponts à poutres

PRAD 10 m 15 à 25 m 30 m 1/18 à 1/20 Travées isostatiques 0,7 à 1

Pré-tension 1/23 à 1/25 Travées continues -

VIPP30 m 35 à 45 m 50 m

1/16 àportées égales, si possible

-

Post-tension 1/18-1/20 -

Pontrelles en acier, enrobées de béton armé

- 8 à 25 m 1/33 (S275) Travées isostatiques -

Poutrelles 1/40 (S355) Travées isostatiques -

enrobées - 10 à 30 m 1/38 (S275) Travées continues 0,7 à 0,8

1/45 (S355) Travées continues 0,7 à 0,8

Ponts cadres et portiques routiers en béton armé

Type d’ouvrage Gamme de portée Elancement Observationsépaisseur

Min Courant Max - -

Cadre PICF - 2 à 10 m 12 m l/32 + 0,125 -

Portiques PIPO-POD 8 m 10 à 20 m 22 m l/40 + 0,100 Travées peu dissymétriques pour POD

Autres ponts routiers courants

Type d’ouvrage Gamme de portée Elancement Observations α**

épaisseur


Pont à béquilles 20 à 40 m 50 m 1/23 1/33 3 travées 0,55 à 0,7PSBQ - à à portées en tête <0,6

1/28 1/38 de béquilles avec contrebéquilles

Structure voûtée2 m 2 à 8 m 13 m

ép. voûte BA coulé en place-

en BA 0,2 à 0,35 m ou préfabriqué


Annexe 3 Les différents types de ponts courants Domaines d’utilisationSpécificités de mise en œuvreAtouts et particularités

3.1 - Ponts routiers et autoroutiers

Type de pont PICF

Domaines d’utilisation • Portées inférieures à 12 m• Biais supérieur à 65 grades

Spécificités de mise en œuvre • Epaisseur de la dalle supérieure 1/25 de l’ouverture biaise

Atouts • Structure très résistante• Exécution facile• Utilisation possible sur sol médiocre

Particularités • Supporte un remblai d’épaisseur modérée (2 à 3 m)

Type de pont PIPO

Domaines d’utilisation • Portées comprises entre 10 et 20 m• Biais supérieur à 65 grades

Spécificités de mise en œuvre • Epaisseur de la dalle supérieure 1/25 de l’ouverture biaise

Particularités • Structure sensible aux tassements différentiels entre piédroits

• Supporte un remblai de l’ordre de 1 m

Type de pont POD

Domaines d’utilisation • Portées comprises entre 2 x 10 m et 2 x 20 m

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Type de pont PSBQ

Domaines d’utilisation • Portées de 20 à 40 mètres entre béquilles

Atouts • Permet le franchissement de brèches relativement larges• Particulièrement adapté lorsque la voie franchie

est en fort déblai• Forme de qualité architecturale

Particularités • Emploi possible uniquement dans des bons terrains• Complexité du coffrage

Type de pont PSIDA

Domaines d’utilisation • Portées comprises entre 10 et 20 m

Spécificités de mise en œuvre • Facilité de réalisation

Atouts • Simplicité de la forme

Type de pont PSIDP


Spécificités de mise en œuvre • Facilité de réalisation

Atouts • Simplicité de la forme

Type de pont DALLES NERVURÉES

Domaines d’utilisation • Portées comprises entre :- 25 et 30 m pour tablier de hauteur constante- 30 et 45 m pour tablier de hauteur variable

• Biais entre 70 et 100 grades

Spécificités de mise en œuvre Construction sur cintre

Type de pont DALLES ÉLÉGIES


Type de pont PONTS À POUTRES EN BÉTON ARMÉ

Domaines d’utilisation • Portées entre 20 et 25 mètres

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Type de pont PASSAGES INFÉRIEURS VOÛTES

Domaines d’utilisation • Ouverture de 2 à 13 mètres• Biais entre 70 et 100 grades

Spécificités de mise en œuvre • Ouvrage coulé en place, partiellement ou entièrement préfabriqué

• Importance de la qualité de réalisation des remblais latéraux

Atouts • Ouvrage adapté à des hauteurs de remblais importantes

Particularités • Structure sensible aux tassements différentiels entre l’ouvrage et le remblai

• Ouvrage souple transversalement et rigidelongitudinalement

Type de pont PRAD

Domaines d’utilisation • Portées comprises entre 15 et 30 mètres

Spécificités de mise en œuvre • Les poutres sont préfabriquées en usine et mises en place par des moyens de levage léger

• Les entretoises et le hourdis sont coulés en place en une seule phase

Atouts • Structure s'affranchissant pendant la construction des contraintes de la brèche

• Diminution des travaux sur site• Rapidité d’exécution (préfabrication des poutres

en temps masqué)• Solution adaptée au franchissement réalisé sous

circulation (brèves coupures de circulation pour mise en place des poutres)

Particularités • Solution adaptée à des travées de longueur sensiblement égale

Type de pont VIPP


Spécificités de mise en œuvre • Les poutres sont préfabriquées en général sur site et lancées à l’aide d’une poutre de lancement ou par des moyens de levage

• Les entretoises et hourdis sont coulés en place

Atouts • Ouvrage adapté au franchissement de brèches importantes en sites difficiles d’accès

• Mode de construction ne nécessitant pasde coffrage, prenant appui sur le sol

Particularités • Solution adaptée principalement à desfranchissements rectilignes (adaptation aubiais ou à la courbure du tracé possible)


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Type de pont BIPOUTRES MIXTES


Type de pont POUTRELLES ENROBÉES

Domaines d’utilisation • Portée comprise entre 10 à 30 mètres

Spécificités de mise en œuvre • 2 méthodes de construction :- mise en place des poutrelles en position définitive

et bétonnage de la dalle béton- assemblage des poutrelles sur une aire

de préfabrication mise en place par ripage ou poussage puis bétonnage de la dalle béton

Atouts • Faible perturbation du trafic lors du franchissement de voies maintenues en circulation

3.2 - Ponts ferroviaires

Type de pont CADRE EN BÉTON ARMÉ

Domaines d’utilisation • Portée de 10 à 15 m

Spécificités de mise en œuvre • Ouvrage coulé en place en trois phases :radier, piédroits, traverse supérieure

Atouts • Ouvrage économique adapté à des sols de portance médiocre

Particularités • Couverture de remblais importante pour de faibles ouvertures

• Possibilité de mise en place par ripage ou par fonçage

Type de pont PORTIQUE EN BÉTON ARMÉ

Domaines d’utilisation • Portée de 8 à 18 m

Spécificités de mise en œuvre • Ouvrage coulé en place en 4 phases :fondations, semelles, piédroits, traverse supérieure

Atouts • Ouvrage économique

Particularités • Ouvrage sensible aux tassements différentiels ou déplacements des fondations

Type de pont DALLE EN BÉTON ARMÉ

Domaines d’utilisation • Portée jusqu’à 15 m

Spécificités de mise en œuvre • Les ouvrages isostatiques peuvent être préfabriqués• Les ouvrages continus sont réalisés en place

sur étaiement général ou sur cintre

Atouts • Coffrage simple • Tablier relativement mince• Solution économique


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Type de pont DALLE EN BÉTON PRÉCONTRAINT

Domaines d’utilisation • Portée courante de 15 à 20 m

Spécificités de mise en œuvre • Les ouvrages isostatiques peuvent être préfabriqués• Les ouvrages continus sont réalisés en place sur

étaiement général ou sur cintre

Atouts • Coffrage simple • Tablier relativement mince• Solution économique

Type de pont TABLIER À POUTRELLES ENROBÉES

Domaines d’utilisation • Portée courante 20 à 30 m pour les ouvrages isostatiques, 25 à 35 m pour les ouvrages continus

Spécificités de mise en œuvre • Béton coulé en place sur coffrage perdu reposant sur les ailes inférieures des poutrelles préalablement mises en place

• Le tablier peut être :- coulé en place- mis en œuvre par ripage ou à l’aide d’engins de levage

Atouts • Ouvrage robuste supportant de lourdes charges• Facilité de réalisation au dessus de voies en circulation

ou en exploitation

Particularités • Faible épaisseur du tablier• Réalisation de ponts biais possible• Ouvrage nécessitant une maintenance régulière

(peinture anticorrosion des semelles inférieures des poutrelles)

Type de pont TABLIER À POUTRES EN BA

Domaines d’utilisation • Travées comprises entre 20 et 25 m pour les ouvrages isostatiques et entre 25 et 30 m pour les ouvrages hyperstatiques

Spécificités de mise en œuvre • Ouvrage réalisé sur place, sur étaiement général ou sur une aire de préfabrication et mis en œuvre par poussage

Atouts • Coût faible

Particularités • Tablier relativement épais

Type de pont TABLIER À POUTRES EN BP PAR POST TENSION

Domaines d’utilisation • Travées comprises entre 20 et 35 m• Biais inférieur à 70 grades

Spécificités de mise en œuvre • Les poutres sont coulées en place ou préfabriquées et mises en place par des engins de levage

• Le hourdis est coulé en place sur des prédalles

Atouts • Cette solution permet des portées supérieures et desépaisseurs du tablier plus faible que la solution poutres en béton armé


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Type de pont TABLIER À POUTRES PRAD


Spécificités de mise en œuvre • Les poutres sont préfabriquées en usine et mises en place par des moyens de levage léger

• Les entretoises et le hourdis sont coulés en place en une seule phase

Atouts • Structure s’affranchissant pendant la construction des contraintes de la brèche

• Diminution des travaux sur site• Rapidité d’exécution• Solution adaptée au franchissement réalisé sous

circulation

Particularités • Solution adaptée à des travées de longueur sensiblement égale

• Les tabliers à plusieurs travées doivent être continus au droit des piles intermédiaires

Type de pont TABLIER MIXTE ACIER BÉTON


Spécificités de mise en œuvre • Les poutres métalliques sont mises en place définitive, avec des moyens de levage ou par lançageà partir d'une culée

• La dalle en béton est en général coulée en place par plots

Particularités • Ouvrages relativement légers• Nécessité d'un entretien régulier (peinture anticorrosion

des poutres métalliques

Type de pont TABLIER À POUTRES LATÉRALES EN BP

Domaines d’utilisation • Portée de 25 à 40 pour les ouvrages isostatiques, 30 à 50 m pour les ouvrages continus

Spécificités de mise en œuvre • Ouvrage pouvant être construit en place ou mis en placepar poussage

Atouts • La distance entre le niveau des rails et la face inférieuredu tablier est faible


Crédits photographiques et illustrations :D. Lozach - E. Vallecillo - CIMBETON

Tous droits réservés

Mise en page et édition :DBG Studios - S2974

Edition septembre 2005


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BÉTONS ET OUVRAGES D